2025 年 6 月 6 日，互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星總設(shè)計師袁俊剛在 2025 科普中國說廣東場“低空啟航 太空互聯(lián)”帶來演講《互聯(lián)網(wǎng)從地面走向低空和太空》，解讀互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)展的重要戰(zhàn)略意義。

以下是袁俊剛的演講節(jié)選：

2025 年 4 月 1 日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運載火箭，以一箭四星方式，成功將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)試驗衛(wèi)星 0001 至 0004 星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

中國為什么要發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)？它意味著什么？

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展背景

現(xiàn)有地面互聯(lián)網(wǎng)存在諸多不足

數(shù)據(jù)表明，我國 5G 建設(shè)已經(jīng)是全球領(lǐng)先——今年1月基站總數(shù)突破 400 萬座，占全球總量 60% 以上，年底農(nóng)村覆蓋率將達(dá) 95% 。

地面移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況。

圖片來源于袁俊剛PPT

但在實際使用中，仍然存在著許多不足：

一是覆蓋范圍受限。

移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以商業(yè)化為導(dǎo)向，以盈利為目標(biāo)。這就導(dǎo)致其基站布局不可能覆蓋到每一個角落。據(jù)估算，全球有約 30 億人無法接入互聯(lián)網(wǎng)。在一些特殊地區(qū)，如沙漠、海洋、山區(qū)等，由于難以實現(xiàn)盈利，運營商不會去建設(shè)基站，這些地方的網(wǎng)絡(luò)覆蓋便成了空白。想必大家都有過類似的經(jīng)歷，當(dāng)走在較長的橋梁上時，手機(jī)信號會突然消失，這就是基站布局不夠完善所導(dǎo)致的。

二是對低空經(jīng)濟(jì)支撐不足。

目前的地面 5G 天線主要是朝向地面覆蓋，對于飛機(jī)、無人機(jī)等低空飛行設(shè)備的支持明顯不夠。雖然現(xiàn)在正在研發(fā)推廣的5GA（ 5.5 版的 5G 體系）旨在解決低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)需求問題，但其覆蓋能力也存在局限性。此外，從 5G 升級到 5GA ，需要付出巨大的成本代價。

三是地面互聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)急方面的脆弱性。

一旦遭遇洪水、地震等自然災(zāi)害，地面互聯(lián)網(wǎng)很容易出現(xiàn)中斷，而且在短時間內(nèi)難以恢復(fù)。同時，5G 網(wǎng)絡(luò)的能耗問題也較為突出。據(jù)估算，全國的 5G 基站每天的電費支出就高達(dá)約 1 億元。

基于以上種種問題，發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)就顯得尤為必要。

地面互聯(lián)網(wǎng)的局限性。

圖片來源于袁俊剛PPT

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及應(yīng)用

2014 年，馬斯克提出了“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”這一概念，當(dāng)時國內(nèi)外許多人并不看好，質(zhì)疑其必要性和實用性。然而，如今看來，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)不僅是一種戰(zhàn)略需求，更是現(xiàn)實剛需。它主要能解決以下問題：

一是實現(xiàn)全球覆蓋。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)不受海洋、沙漠等地形限制，只要有信號，就能實現(xiàn)無死角覆蓋。

二是提升通信速率。

像馬斯克的星鏈和我國正在建設(shè)的寬帶通信衛(wèi)星，其速率可達(dá)到 200 兆甚至 500 兆以上。星鏈目前已發(fā)展到第三代，其單個波束的速率可達(dá) 1Gbps（Gbps是每秒多少比特的單位），與 5GA 相當(dāng)。而且，低軌衛(wèi)星的時延也能達(dá)到毫秒級。

此外，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)雖然名義上是商用，但可隨時轉(zhuǎn)為軍用。2023 年夏天，北京門頭溝區(qū)因暴雨導(dǎo)致基站癱瘓，當(dāng)時低軌互聯(lián)網(wǎng)尚未成熟，只能緊急使用高軌衛(wèi)星支撐，但由于高軌衛(wèi)星數(shù)量有限，通信延遲了幾天才恢復(fù)。這體現(xiàn)了地面互聯(lián)網(wǎng)的脆弱性，也凸顯了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的重要性。

近年來，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的星座建設(shè)越來越火爆。比如 2021 年，從國外到國內(nèi)，規(guī)劃的星座有 1000 多顆星，這在以前是根本不敢想的。現(xiàn)在的衛(wèi)星規(guī)劃，國外有四大星座，分別是 Oneweb 、星鏈、Kuiper 和 AST ，其衛(wèi)星規(guī)劃數(shù)量已多達(dá)上萬顆。國內(nèi)也有兩個大星座在規(guī)劃部署，中國星網(wǎng)集團(tuán)規(guī)劃建設(shè)的星座已申報近 4.5 萬顆，上海垣信單獨建立的星座也申報了 1.5 萬顆規(guī)劃。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的天地系統(tǒng)分為三部分：第一部分是空間段，即衛(wèi)星組網(wǎng)；第二部分是地面段，要能控制衛(wèi)星并分配衛(wèi)星資源；第三部分是用戶終端，包括手機(jī)終端等。

低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成。

圖片來源于袁俊剛PPT

在俄烏沖突中，烏克蘭對星鏈的應(yīng)用充分體現(xiàn)了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的工作流程。烏克蘭軍隊?wèi){借其多年來建立的質(zhì)控系統(tǒng)“三角洲”，能夠有效管控作戰(zhàn)人員和無人機(jī)。通過星鏈系統(tǒng)，烏軍實現(xiàn)了信息的高效傳輸和指令的精準(zhǔn)下達(dá)，構(gòu)建了一套完整的作戰(zhàn)指揮流程。

圖片來源于袁俊剛PPT

國內(nèi)外衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)

發(fā)展現(xiàn)狀對比

我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)由于起步較晚，目前正處于逐步推進(jìn)的階段，相較于國外衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，技術(shù)層面的差距較為顯著。

以馬斯克的星鏈項目為例，星鏈實現(xiàn)了從技術(shù)到產(chǎn)品的創(chuàng)新。馬斯克率先提出并應(yīng)用了第一性原理，對衛(wèi)星架構(gòu)和相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行了改造，如平板衛(wèi)星設(shè)計和柔性太陽翼等創(chuàng)新舉措，不僅提高了發(fā)射效率，還降低了成本。而我國雖在技術(shù)上迅速跟進(jìn)，基本達(dá)到了與馬斯克同步的水平，但在原創(chuàng)性和引領(lǐng)性方面仍有差距，大多是在已有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

在成本控制方面，星鏈項目通過工業(yè)化生產(chǎn)大幅降低了衛(wèi)星和火箭的制造成本，其火箭回收技術(shù)也已成熟，成功回收次數(shù)達(dá)到 27 次，進(jìn)一步降低了運營成本。反觀我國，現(xiàn)在的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)項目成本較高，大約是馬斯克的 4~5 倍。火箭回收技術(shù)仍在實驗階段，尚未實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，不過，今年有望在這方面取得重大突破。

應(yīng)用實踐層面，馬斯克不僅在商業(yè)應(yīng)用上取得了成功，實現(xiàn)了盈利，還在軍事應(yīng)用方面進(jìn)行了實踐。在俄烏戰(zhàn)爭中，星鏈為烏克蘭提供了重要的通信支持，發(fā)揮了關(guān)鍵作用。相比之下，我國在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實踐方面還有待加強(qiáng)。

我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的

發(fā)展難點及未來發(fā)展方向

我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展難點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

首先是衛(wèi)星的構(gòu)型設(shè)計。

互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)量眾多，有幾千顆甚至上萬顆，這就要求盡量在一個火箭上發(fā)射更多的衛(wèi)星，最大化利用火箭空間。目前，馬斯克的平板衛(wèi)星設(shè)計被廣泛借鑒。

其次是能源供應(yīng)及利用效率。

衛(wèi)星的能源供應(yīng)主要依靠太陽翼，需要具備柔性以方便折疊和壓扁。同時，衛(wèi)星在軌道上的操作需要高效的電推進(jìn)器，推進(jìn)劑的成本也是一個重要因素。我國在柔性太陽翼和電推進(jìn)器技術(shù)上取得了進(jìn)展，但在推進(jìn)劑成本控制上仍有差距。

再者是衛(wèi)星組網(wǎng)技術(shù)。

衛(wèi)星組網(wǎng)主要依靠激光通信，衛(wèi)星在軌道上的運動使得激光鏈路的建立和維持非常困難。我國近兩年一直在進(jìn)行相關(guān)驗證，預(yù)計到明年基本能夠解決這一問題，但在技術(shù)成熟度和可靠性上仍有提升空間。

此外，基站的設(shè)置與部署也是一個難點。

地面基站的天線相對較小，但天基基站需要更大的天線以應(yīng)對更遠(yuǎn)的通信距離。天線越大，通信能力越強(qiáng)，但設(shè)計和部署難度也越大。我國已經(jīng)發(fā)射了天線面積為 4 平方米的衛(wèi)星，但與 AST 公司 64 平方米甚至 200 平方米的目標(biāo)相比，仍有較大差距。

最后是信關(guān)站的布站。

信關(guān)站的核心功能是對衛(wèi)星進(jìn)行管控，國內(nèi)外在布站方面存在顯著差異。馬斯克憑借美國的全球影響力，布站相對容易，而我國主要在“一帶一路”沿線友好國家布站，全球管控面臨挑戰(zhàn)。我國采取利用星間鏈路來管控不可見衛(wèi)星的策略，但在全球管控的效率和可靠性上仍有待提高。

國內(nèi)外衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀對比。

圖片來源于袁俊剛PPT

面對這些難點，我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展方向也逐漸清晰。

在火箭技術(shù)方面，必須大幅提升運載能力，達(dá)到馬斯克“一箭多星”的水平；確保發(fā)射的絕對可靠性，避免連帶損失；實現(xiàn)火箭的可回收性，降低成本。加大研發(fā)投入，加快火箭回收技術(shù)的實驗和應(yīng)用；優(yōu)化火箭設(shè)計，提高運載效率。

在衛(wèi)星技術(shù)方面，亟需實現(xiàn)技術(shù)自主創(chuàng)新，探索自己的技術(shù)路徑，實現(xiàn)快速并行甚至超越；實現(xiàn)衛(wèi)星的低成本、批量化工業(yè)生產(chǎn)，滿足數(shù)萬顆星座的部署需求。加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，鼓勵創(chuàng)新設(shè)計；建立完整的衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈，提高生產(chǎn)效率。

在應(yīng)用與生態(tài)方面，到 2035 年，我國計劃部署超過 2 萬顆衛(wèi)星，拓展更豐富的行業(yè)賦能應(yīng)用場景，積極開拓國際合作市場。

圖片來源于袁俊剛PPT

然而，我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

低軌黃金軌道資源（ 500 多公里高度）已被星鏈大量搶占，根據(jù)國際原則，誰先占據(jù)軌道資源，誰就擁有優(yōu)先權(quán)，這也是我國申報 6 萬多顆衛(wèi)星，但實際發(fā)射數(shù)量有限的原因之一。

此外，我國計劃發(fā)射的 2 萬多顆衛(wèi)星以及馬斯克的 5 萬多顆衛(wèi)星，都存在變成太空垃圾的風(fēng)險。衛(wèi)星碰撞的風(fēng)險雖然可以通過地面分析和預(yù)警來降低，但衛(wèi)星失效后變成垃圾的問題仍然嚴(yán)峻。未來可能需要專門發(fā)射衛(wèi)星來清除太空垃圾，控制太空垃圾的增長。

>End

本文轉(zhuǎn)載自“科普中國”，原標(biāo)題《4G、5G這么普及，為什么還要發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)?》。

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