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SpaceX首批60颗“星链”卫星升空！开启太空互联网新篇章
2019-05-24 / 阅读次数：1859
泉源 | 腾讯科技
作者 | 乔辉
北京时间2019年5月24日上午10点30分，太空探索手艺公司（SpaceX）一次把60颗卫星发射升空，发射所在位于美国佛罗里达州卡纳维拉尔角（SLC-40），接纳的是成熟可靠的猎鹰9（Block5）运载火箭 。凭证卫星的重量和数目，可盘算出本次发射卫星载荷达14吨，但另据马斯克此前twitter，这次载荷达18.5吨，若是是这样的话，本次发射险些抵达了猎鹰9运力的极限 。
升空瞬间
随后，马斯克和SpaceX官方twitter确认发射乐成
这是此前马斯克在twitter上披露的60颗卫星叠放在猎鹰9火箭整流罩内的情景
首先火箭把这批卫星安排到440公里的轨道上，然后卫星依赖自身的动力爬升至550公里的既定高度 。这批卫星是用于进一步验证“星链”（Starlink）妄想的 。今年内，SpaceX将会发射真正用于现实通讯的卫星 。
预估耗资100亿美元的“星链”
“星链”是SpaceX公司正在研发的“卫星星座”工程，致力于形成一个低本钱、高笼罩的天基全球通讯系统 。SpaceX也妄想向军方和科研机构售卖卫星效劳 。星链网络需要10多年才华构建完成，预估耗资100亿美元 。
在太空睁开太阳能板的样子（注重是单个）
2015年星链妄想启动，2018年2月份，两颗原型测试卫星进入太空，本次发射是第二批测试卫星，也是首次大规模投放试验，总共60颗卫星，作为试验卫星，它们之间并没有激光链路相连，但有与地面通讯的能力，随着后续一连新卫星的发射，早期的这些卫星会被逐渐取代 。据盘算，若是想对地球举行最小水平的宽带笼罩，也至少要360颗卫星才行，720颗卫星能够完成中等水平的笼罩 。预计最早2020年才华够最先投入商业运营 。
星链这个名字起得很有诗意，寓意是通过手艺手段把上万颗卫星链接成一张重大的通讯网络 。上面我们也提到，本次发射尚属于试验性子，卫星和卫星之间还不可接纳激光相互通讯 。在未来，卫星和卫星的通讯接纳激光，由于古板的微波通讯受到传输容量的限制，成为星间通讯“瓶颈” 。现代的卫星通讯在准确的基础上，需要量大、实时、传输距离远，这要求卫星通讯具有更高的传输数据率 。星间激光通讯所使用的激光比微波频率高3至4个数目级 。据通讯专家先容，星间激光通讯无需频率申请允许，而古板的无线电波频段是战略资源，现在国际电联严酷管控星载微波频段，很难申请大容量数据带宽，激光通讯意味着绕开了“管制空路”，获得了更辽阔的便当空间 。星间激光通讯具有比微波更窄的波束，信号笼罩规模很小，因而具有很好的抗滋扰和抗截获能力 。
怎样结构12000颗卫星 ？
首先完成组网的这1584颗卫星将漫衍在40个轨道平面上，每个轨道平面容纳66颗卫星
凭证妄想，星链系统总共由约莫12000颗卫星组成，这些众多的卫星漫衍在三个差别的轨道高度层上 。这1万多颗卫星的轨位资源来之不易，是SpaceX公司与美国联邦通讯委员会（FCC）多次申请的效果 。
卫星的结构方法一经多次举行调解，据最新的新闻是：有约莫7500颗卫星运行在340公里的轨道上 ；约莫1600颗卫星运行在550公里的轨道上 ；约莫2800颗卫星运行在1150公里的轨道上 。
其中，340公里轨道上的卫星接纳的是V波段举行通讯，550公里高度和1150公里高度上的卫星接纳的Ku和Ka波段 。
我们知道，电磁波谱是凭证频率由低到高排列而成的，光也是一种电磁波，只不过频率更高一些，高达300THz左右 。
部分电磁波谱
V波段的频率为60-80GHz ；K波段的频率为 18-27GHz ；Ku的寄义是比K波段的频道要低（under），频率为12-18GHz，Ka的寄义是比K波段的频道要高（above），频率为27-40GHz 。
V波段在通讯中较少使用，星链中凌驾半数的卫星都处于该波段，运行在最低的340公里高的轨道上 � ；凰阋幌驴芍�，V波段的波长介于6mm到8mm之间，属于毫米波 。前段时间，拍摄黑洞第一幅照片使用的电磁波波长为1.5mm，属于统一类 。
我们再来看一下卫星漫衍高度的玄机：三层星链卫星都是低轨卫星，相比之下，地球同步静止轨道上的卫星要远得多，抵达了36000公里的高度 。低轨的利益是信号延迟短，这虽然是由于近的缘故原由，虽然信号以光速前进，但对时间很敏感的仪器来讲，照旧有很大差别的 。同步轨道上的卫星延迟约莫477毫秒，星链卫星的延迟仅仅25到35毫秒，能够抵达光纤的水平 。
据悉，首先完成组网的将是处于550公里高度上的1584颗卫星，这1584颗卫星将漫衍在40个轨道平面上，每个轨道平面容纳66颗卫星，轨道倾角为25度，比其他两个轨道层上的卫星倾角要小 。
各人会注重到，有凌驾半数的卫星位于最低的340公里的轨道上 。在这种轨道上的卫星受到的运行阻力较大，虽然100公里的高度划定为太空，但340公里的高度照旧有稀薄的气体对卫星的运行造成阻力的，不知道SpaceX使用了什么样的黑科技来战胜这种先天劣势 。
为了配合这12000颗卫星的通讯，SpaceX也正在起劲向FCC申请在地面制作100万个地面站的计划 。地面站是为了吸收由卫星发送的信号，同时吸收由终端用户和其他地面站发来的信号 。
小步快跑，迅速迭代
SpaceX公司高效的运作方法给人留下深刻的印象，从猎鹰1火箭到猎鹰9火箭，从重型猎鹰到龙飞船，都是在迅速迭代历程中逐渐成熟起来的，险些没听说有“定型”这一说 。同样，在星链卫星的研发上，也是本着这种原则，12000多颗卫星一直发射一直优化刷新 。每颗卫星重约227公斤，搭载有一个扁平的高通量天线和单个太阳能发电板 。60颗这种卫星也恰恰能够充分使用猎鹰9的运载能力 。
在完成这12000个卫星的研发后，SpaceX生怕不再单单是一个火箭发射公司，也会酿成一个相当厉害的卫星制造公司了 。
卫星配备先进的离子推进器
每颗星链卫星上都搭载有离子推进器（霍尔推进器），能够调解卫星在轨道上的位置，维持轨道高度，能够在卫星报废后的自动脱轨，甚至能够自动逃避太空垃圾的碰撞等等 。
NASA测试的离子推进器
离子推进器在航天器中有着越来越普遍的应用，虽然这种推进器推力有限，但经由长时间的冲量积累，也能对航天器爆发可观的速率改变 。离子推进器最大的优点是比冲大，比冲大意味着能够镌汰燃料的携带，减轻卫星的重量 。
通常，离子推进器大多接纳“氙”作为离子源，但星链卫星上接纳的是氙的同族元素，另一种惰性气体”氪“做离子源，这可能是后者的价钱比前者自制吧 。由于我们都知道马斯克已经节约到了”捡破烂“的水平，航天喜欢者们私下称他为”破烂王“ 。由于每次火箭发射，他把能够接纳的工具都接纳，除了火箭一级助推器和芯级以外，整流罩也不放过 。
每颗卫星的使用寿命约莫为5到7年，退役后，推进器自动为卫星减速促使其脱轨，脱轨后的卫星会坠入大气层焚毁 。现在，星链卫星能够做到燃烧掉95%的重量，随着手艺的迭代，未来的卫星能够做到100%的销毁，差池扑面上的人或修建造成任何可能的危险 。
强烈的市场竞争
我们知道，最近几年“卫星星座”很是热门，也是各路卫星公司“讲故事”的高频词汇 。总部位于英国的“OneWeb”卫星公司是SpaceX很是强劲的竞争敌手 。这家公司险些与SpaceX同时提出了相似的卫星安排蓝图 。2019年2月28日，OneWeb已使用俄罗斯的同盟火箭把6颗卫星送入轨道，妄想安排卫星的数目为650颗 。
2019年2月28日，OneWeb已使用俄罗斯的同盟火箭把6颗卫星送入轨道 。
2015年，三星公司也提出过一项由4600颗卫星组成的卫星星座通讯网络妄想 。同年，加拿至公司（Telesat）提出过一个规模较小的，由117颗卫星组成的卫星通讯网络，希望2021年投入使用 。
2019年4月，亚马逊宣布了所谓的“柯伊伯工程”（Project Kuiper），希望在接下来的十年内安排3236颗通讯卫星 。
在中国，也有许多国企或私企在摩拳擦掌，准备进入卫星星座这张大网中 。
从整体来看，SpaceX具有其他公司都没有的优势，那就是用自己的火箭发射自己的卫星，无论从本钱角度，照旧从可控角度看，都是其他公司难以望其项背的 。
马斯克的太空梦想
马斯克是当今天下上最着名的企业家之一，从特斯拉到SpaceX都展现出他那兴旺的开拓能力 。他一经体现，希望自己在火星上寿终正寝 。这可不是梦想，从重型猎鹰火箭的乐成航行到“星舰”飞船的研发，都在一步步靠近这个梦想 。他挣钱的目的似乎就是为了飞出地球，假寓火星，使人类成为多星球物种 。
据悉，SpaceX甚至还设想把星链复制到火星上去，为未来人类在火星上的运动提供通讯包管 。希望马斯克的程序能够再快一些，让读这篇文章的朋侪也都能够看到火星上的星链卫星布网乐成 。
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