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太空WiFi:未来大国博弈的战略制高点

科普小知识2021-09-15 06:59:44
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输入密码,你可以从太空连接无线信号,甚至从卫星接收“问候”。这些科幻电影中的场景正在加速变成现实。作为卫星互联网项目的重要组成部分,美国空间探索技术公司最近发射了首批两颗测试卫星,标志着该公司的卫星互联网项目正式启动。据报道,该公司计划发射12,000多颗卫星,形成一个“卫星链”,为全球用户提供高速互联网接入服务。

卫星互联网就像是将无线网络“移动”到太空中。只要信号覆盖范围可以达到,人们和设备就可以通过卫星直接接入互联网,从而建立一个“全球无线网络”。作为未来信息技术和空间技术融合发展的新领域,卫星互联网将赋予传统武器装备在“物联网”时代的战场新角色。争夺“太空无线”的控制权必将成为未来大国博弈的战略制高点。

太空中的“金矿”

早在2014年11月,美国空间探索技术公司就提出了建立全球卫星互联网的想法。从那时开始实施的“星链”项目计划到2024年,通过形成一个用于地球通信的卫星星座网络,让全世界“仰望星空”。

众所周知,因特网主要通过交换设备将分散在世界各地的计算机网络相互连接起来,以实现信息和资源的共享。现有的互联网技术主要通过地面路由器相互连接,卫星互联网用卫星取代了地面路由器。这种卫星互联网使用航天器作为“太空WiFi”和卫星-地面链接,而不是光纤网络,可以突破现有互联网技术的限制,人们可以直接使用无线信号“上网”。

半个多世纪以来,人们先后发射了成千上万的各种航天器。如果通过互联网思维将每颗卫星作为一个网络节点,互联网就可以“移动”到太空。随着相关技术的迅速发展,各种卫星现在完全能够携带有效载荷进行互连和交换,以及承担网络交换功能。多用途、多卫星联网和多网络合作的卫星互联网也将进一步促进信息技术和空间技术的融合。

近年来,世界各航天大国都把卫星互联网作为一项战略发展项目。美国提出促进地面移动通信与卫星通信无缝连接,加快建设新一代空天综合通信网络系统,并宣布在2016年开发小型卫星。澳大利亚还在2016年12月发布了“超高速宽带基础设施”立法草案,其中包括对卫星宽带网络的长期财政支持。2017年初,英国发布了《卫星与空间科学空间频谱战略报告》,计划进一步放宽非同步卫星的频谱使用,提高卫星通信频谱利用率。

此外,俄罗斯、巴西和其他国家也计划启动向偏远地区、村庄和岛屿提供卫星互联网覆盖的计划。与此同时,以空间探索技术公司和OneWeb为代表的新兴商业卫星公司也在加快空间布局,抓住发展机遇,竞相建设卫星互联网。

网络的“火花”

卫星互联网并不新鲜。如果把互联网服务的范围扩大到语音呼叫服务,卫星互联网的发展历史可以追溯到20世纪80年代的铱星计划。当时,人们希望通过发射66颗轨道卫星,形成一个主要提供语音和低速数据传输的“空间网络”。尽管铱星的计划此后经历了曲折,但它点燃了卫星互联网发展的“火花”。

如今,卫星互联网再次成为热点,其自身的技术也在不断创新。曾几何时,制约铱星计划发展的最大问题是卫星制造和发射的高成本。自2014年以来,全球已有六个大型中低轨道卫星星座项目。标准化和模块化的微型卫星平台日益成熟。新的火箭发射和回收技术也大大降低了卫星互联网的建设成本。商业航天公司如空间探索技术公司提供的低成本卫星发射计划直接将发射成本削减了一半。

目前,卫星互联网广泛使用的Ka频段大大提高了卫星通信的带宽。“高速冲浪”的主要障碍是卫星通信的延迟,也就是说,当您请求“太空WiFi”为您找到服务器地址时,您需要等待的时间将“有点长”。为了减少服务延迟,空间探索技术公司的计划是将卫星放置在比通常低得多的轨道上,以提高卫星互联网的服务质量。但是为了实现无线信号的全球覆盖,必须发射更多的卫星。

目前,“卫星链”项目旨在发射4,425颗低地球轨道卫星和7,518颗甚低地球轨道卫星来完成这项任务。如果上述所有卫星成功发射,它们将能够提供与全球光纤网络相当的“冲浪”速度。大量的“WiFi”卫星遨游天空,不仅点燃了卫星互联网的“火花”,也使得频率和轨道资源成为竞争的热点。

“星云”引发的应用风暴

随着“太空WiFi”的发展和成熟,卫星互联网必将在全球掀起一场应用风暴。虽然商业公司目前正在国外开发卫星互联网项目,但卫星互联网能够实现全球网络互联,除了商业应用之外,还具有不可忽视的社会效益和军事应用潜力。

卫星通信原本具有通信距离远、覆盖面广、灵活性强、通信容量大等优点,在信息指挥控制系统中发挥着不可替代的重要作用。一旦卫星互联网技术投入使用,它将赋予传统武器装备平台一种全新的力量来“改变游戏规则”。可以说,谁掌握了卫星互联网的制高点,谁就能在未来的战争中牢牢掌握主动权。

目前,世界上一半的人口仍然无法上网。一些地区,如偏远山区和戈壁沙漠,仍然是沟通的盲区。建立全球卫星通信系统是弥合“数字鸿沟”和开展紧急救援的重要解决方案。连接到“空中WiFi”这一“隐形光纤”网络,可以实现语音、视频和数据等各种应用所需的高质量通信。目前正在开发的卫星互联网技术已经为飞机上网提供了条件。

今天,空间长期以来一直是一个扩展的公共领域,人类可利用的轨道、频谱和其他资源也非常有限。外国研究机构和商业资本之所以对“卫星互联网”表现出极大兴趣,是因为他们想逐步用“空间WiFi”取代路由器光纤主干网,进而争夺互联网的控制权。如果在卫星互联网的发展上稍有犹豫,就可能再次失去互联网的访问控制和管理权,这必将对我国互联网信息安全和科技发展产生更大的威胁和影响。(中国军事网)