网络安全专家卢克·麦克欧米(Luke McOmie)住在科罗拉多州一座大山的边上,这里完全处于“断网”状态,既没有手机信号,也不能拨号上网。然而最近,他参加了在日本举行的一场关于无人机杀伤力的在线会议,并在大会上发了言。他使用的是卫星上网——他的个人专属卫星网络连接。

星链(Starlink)的服务凭借数百颗卫星以及堪比美国宽带的网速,让麦克欧米即便身处荒野,也能继续工作。对于那些已经厌倦了疫情生活、成天围着办公桌转的城里人来说,卢克和妻子梅兰妮·麦克欧米(Melanie McOmie)现如今的生活可能会令人羡慕不已。平日里,这对夫妇会养养鸡,观察野生美洲狮的活动,还能亲近一片尚未被污染的广袤森林。

麦克欧米夫妇参与了马斯克(Elon Musk)旗下太空探索技术公司SpaceX的一种新型互联网服务的测试。夫妻俩说,到目前为止,他们的体验非常不错。通常情况下,网络下载速度可以达到每秒120兆,而且由于天线会产生足够的热量,因此即便是冬天,它们大部分时候依然能保持联网状态。只是在最近一次遭遇暴风雪后,他们才动手清除了天线上的积雪。

目前还不清楚星链今后向数百万用户提供的网速如何,眼下在美国、加拿大和英国,已有超过1万人参加了该公司的测试。未来用户的网速或许远远赶不上测试期间的网速,具体快慢将取决于SpaceX今后的用户数量。即便星链和不甘落后的竞争对手的表现与广告宣传无异,它们的生存依然面临着许多潜在的挑战,更不必说实现盈利了。共享无线频谱的难题,太空垃圾等,都亟待解决。

除星链之外,至少已有三家公司杀入了卫星互联网领域,这些公司不仅极为重视这项业务的发展,而且实力雄厚,它们分别是亚马逊(Amazon)、OneWeb以及在业内打拼已久的Telesat。这种状况下,估计用不了多久,无论你在世界何地,只要天气状况良好,传输速度快、信号稳定的卫星互联网服务就会变得像手机信号一样稀松平常。而且费用可能也不会太高:星链目前收取499美元的预付款,每月服务费99美元。

卫星互联网的工作原理:与互联网连接的地面接收站通过无线电信号与卫星保持联络。在不远的将来,卫星之间可以通过激光实现彼此互连。然后,信号再被传回家里的天线。

卫星互联网的工作原理:与互联网连接的地面接收站通过无线电信号与卫星保持联络。在不远的将来,卫星之间可以通过激光实现彼此互连。然后,信号再被传回家里的天线。

图片来源:MARIO ZUCCA

卫星上网有望弥合乡村与城镇之间的数字鸿沟,它在这一问题上具有显而易见的现实意义,不仅对美国如此,对世界其他地区也是一样。它还会鼓励人们尝试新的工作和生活方式,不再受制于传统的电缆和光纤式网络。除此之外,大量家庭在挑选网络服务供应商时,可以不再受地理位置约束,选择面变得更广,这也意味着,传统电信企业将可能因此面临用户、收入乃至企业价值的流失。

尼克·布拉里奥(Nick Buraglio)住在伊利诺伊州尚佩恩(Champaign)郊外,他的上网方式有很多,有线宽带和无线宽带都可以。但作为一名专业网络工程师,他出于好奇,对星链进行了测试。

星链不像传统网络服务提供商那样会负责安装硬件,它需要你自己动手。但布拉里奥说,过程“简单极了。”他先把披萨大小的碟形天线连接到一并提供的路由器上,接通电源,接下来再按照手机上星链的应用程序操作就可以了。由于天空中不能有任何遮挡物,也不能有悬垂的树枝,因此他决定把天线固定在屋顶上。这道程序,以及把天线上负责传输数据和电力的电缆接入家里,是整个安装过程中最麻烦的地方。不过他说,若论复杂程度,其实和过去在屋顶上安装电视天线差不多。

如果你想再体验一次这样的经历,只有排队了:星链的等候名单目前已经排到了一年以后。

测试用户们的上网体验离不开星链母公司发射的大约一千颗卫星。在围绕地球旋转的所有活跃卫星中,约有三分之一都是SpaceX的卫星,而这仅仅是个开始:星链已获得美国联邦通讯委员会(FCC)批准,今后还将发射近1.2万颗卫星。

之所以需要这么多卫星,是因为每颗卫星从我们上方经过时,速度都很快,而且距离地球表面相对较近,都在约1,200英里(合1,900公里)以下的“近地轨道”上。这一轨道的优势在于,信号可以在地球与卫星之间快速传输,正因为此,星链的网络服务才会有较低的“延时率”,也就是说,信号往返一次所需的时间较少。麦克欧米夫妇说,连上星链的服务后,他们可以在网络游戏《Apex英雄》(Apex Legends)中同时攻击对手。这是一款颇有难度的第一人称射击游戏,玩家要有迅速的反应能力才能获胜。

传统的通信卫星和地球观测卫星一般部署在距离地球更远的地方,即赤道上方约2.2万英里(合3.5万公里)的地球同步轨道上。在这样的高度上,它们在同一时间覆盖的地球面积要大得多,但另一方面,信号往返时间也变得过长,以至于像网络通话、视频聊天以及大部分网络游戏等应用实际上都无法使用。

总部位于英国的OneWeb也参与了太空互联网竞赛,它成立于2012年,后于2020年破产。最近它在一个财团的帮助下重获新生,财团成员包括英国政府和印度企业BHARTI GLOBAL。该公司计划发射648颗卫星,目前已发射110颗。

总部位于英国的OneWeb也参与了太空互联网竞赛,它成立于2012年,后于2020年破产。最近它在一个财团的帮助下重获新生,财团成员包括英国政府和印度企业BHARTI GLOBAL。该公司计划发射648颗卫星,目前已发射110颗。

图片来源:ROSCOSMOS AND SPACE CENTER VOSTOCHNY|, TSENK

总部位于英国的OneWeb成立于2012年,后于2020年破产,最近在一个财团的帮助下重获新生,财团成员包括英国政府和印度企业Bharti Global。OneWeb计划发射 648颗卫星,目前已发射了110颗。该公司政府事务负责人克里斯·麦克劳林(Chris McLaughlin)表示,他们希望能有588颗卫星随时保持活跃状态。他预计到今年底时,该公司的网络将能覆盖北半球地区,明年将覆盖全球。

另一个竞争者是加拿大卫星企业Telesat。公司首席执行官丹·戈德伯格(Dan Goldberg)表示,Telesat有别于同行的一点是,它已拥有超过50年的卫星运行经验。Telesat不会像星链和OneWeb那样给用户发放单独的天线,而是连接到电信公司的地面接收站,再由后者通过蜂窝网络、远程无线网络等传统方式,连接到终端用户。用户不必操心如何才能连接上网,他们可以使用自己的手机和其他移动设备,而无需额外的专业设备。

戈德伯格还指出,Telesat将从2023年开始发射一批新卫星——298颗近地轨道宽带卫星,公司计划到2024年实现全球信号覆盖。他说,Telesat的卫星数量之所以比竞争对手要少,是因为它的每一颗卫星都更大,而且运行高度更高(仍处于近地轨道)。如果计划顺利,Telesat的卫星还将实现彼此间的高速激光互连,这样它们就可以在太空中相互传输网络数据,然后再从距地球上预定目的地更近的位置将数据发回。(星链目前也在测试卫星之间的激光通信。)

Telesat宽带卫星群工作状态示意图。

Telesat宽带卫星群工作状态示意图。

图片来源:TELESAT

亚马逊的“柯伊伯计划”(Project Kuiper)宣布,将投资100亿美元打造一个卫星网络,无论从哪个角度看,这个网络都与星链的卫星网络有着极高的相似度。此前对于“柯伊伯计划”,亚马逊一直都守口如瓶。虽然亚马逊没有公布卫星设计方案或发射时间表,但根据FCC的审批内容,它必须在2026年7月之前将预定发射数量的一半送上太空,也就是1,600颗左右的卫星。

放眼未来,或许还会有新的成员加入这场太空互联网竞赛:中国已经宣布,计划发射一万颗近地卫星,构建自己的卫星网络;欧盟也在考虑构建类似的网络。几乎每个月都会有一家新的初创企业宣布自己的计划,试图在这个市场分得一杯羹,其中,十余家初创公司计划利用小型卫星来实现“物联网”连接。

战略咨询公司Quilty Analytics的合伙人克里斯·奎尔蒂(Chris Quilty)表示,至于这些企业能否全都如愿以偿、铺设自己的卫星网络,抑或网络搭建成功后,企业能否维持运转,答案都还是未知数。Quilty Analytics偏重从财务角度分析航天产业。例如,奎尔蒂对星链进行的可行性研究显示,其未来能否实现盈利,很大程度上取决于能否大幅降低地面天线的成本。它向用户提供的这种天线技术复杂,并且价格不菲。加入星链网络所需支付的499美元预付款根本不够负担每个天线的成本,按照奎尔蒂和其他分析师的估计,每个天线的实际成本在2,000美元-2,500美元之间。

不过FCC去年12月表示,它有意通过乡村数字机会基金Rural Digital Opportunity Fund向星链提供8.85亿美元资金,用于改善美国家庭的网络连接,前提是该公司需满足某些特定要求。

前方还有很多困难等着星链和竞争对手去解决,其中就包括利用无线频谱卫星向地球传输数据的权利。OneWeb、SpaceX和另一家卫星通信公司认为,它们应该对美国的特定无线频段享有优先使用权。奎尔蒂指出,这也许意味着,今后,当这些公司或是未来竞争对手的卫星探测到可能的干扰时,它们将不得不调整传输方式。

还有令人头疼的凯斯勒综合症——太空垃圾导致偏离轨道的卫星发生连环相撞,这一幕在电影《地心引力》(Gravity)中就出现过。目前,关于如何利用近地轨道只有一些建议可以参考,很少有具有约束力的规定。

不过,在太空垃圾引发灾难之前,爱达荷大学(University of Idaho)的网络管理员布莱恩·杰米斯(Brian Jemes)还是打算继续享受星链的服务。他住在爱达荷州莫斯科(Moscow)附近,这里的卫星网速比他之前使用本地网络服务提供商的服务时快了20倍,后者通过远程Wi-Fi来连接。

杰米斯曾在惠普(Hewlett-Packard)干了18年,他已经有32年的网络构建经验。能参与星链的测试项目,杰米斯很开心。但他知道,自己能否继续享受如此快的网速将取决于两件事:一是星链发射的卫星数量,二是这项服务将来的用户数量。

“有线互联网最开始的情况就是这样。”他说,“后来,你身边的人都用上了它。”