現有互聯網技術通過地面路由器實現網絡連接，衛(wèi)星互聯網是用衛(wèi)星取代地面路由器——
“太空WiFi”就要來了
■許玥凡 張妍
制圖：郭燁瑾
輸入密碼，你就能連接上來自太空的WiFi信號，甚至還能收到衛(wèi)星發(fā)來的“問候”信息。這些科幻電影中的場景，目前正在加速變?yōu)楝F實。作為衛(wèi)星互聯網計劃的重要組成部分，美國太空探索技術公司日前將首批2枚試驗衛(wèi)星發(fā)射升空，標志著該公司衛(wèi)星互聯網計劃的正式啟動。據悉，該公司計劃發(fā)射超過1.2萬顆衛(wèi)星組成太空“星鏈”，向全球用戶提供高速互聯網接入服務。
衛(wèi)星互聯網好比把WiFi“搬到”了太空中，只要在信號覆蓋范圍之內，人和裝備都可通過衛(wèi)星直接實現互聯網接入，進而搭建起“全球無線網絡”。作為未來信息技術與航天技術融合發(fā)展的新興領域，衛(wèi)星互聯網將賦予傳統武器裝備“萬物互聯”時代的戰(zhàn)場新角色。爭奪“太空WiFi”的控制權，勢必成為未來大國博弈的戰(zhàn)略制高點。
競相挖掘的太空“金礦”
早在2014年11月，美國太空探索技術公司就提出了搭建全球衛(wèi)星互聯網的構想。此后付諸實施的“星鏈”項目，通過在地球上空組建一個用于通訊的衛(wèi)星星座網絡，計劃在2024年前讓全球都可以“仰望星空”上網。
眾所周知，互聯網主要通過交換設備將分散在世界各地的計算機網絡相互連接，實現信息與資源的共享?，F有的互聯網技術主要通過地面路由器實現互聯互通，衛(wèi)星互聯網用衛(wèi)星取代地面上的路由器。這種利用航天器充當“太空WiFi”，星地鏈路替代光纖網絡的衛(wèi)星互聯網，可以突破現有互聯網技術的限制，人們將直接利用無線信號就可以“上網沖浪”。
半個多世紀以來，人們相繼發(fā)射了數以千計的各類航天器，如果借助互聯網思維將每個衛(wèi)星作為網絡節(jié)點，就可以把互聯網“搬到”太空上。隨著相關技術的快速發(fā)展，目前各類衛(wèi)星完全有能力攜帶有效載荷進行互聯互通，并承擔網絡交換功能。一星多用、多星組網、多網協同的衛(wèi)星互聯網，也將進一步推動信息技術與航天科技的融合發(fā)展。
近年來，世界各航天大國紛紛把衛(wèi)星互聯網視為戰(zhàn)略發(fā)展項目。美國曾提出推動地面移動通信與衛(wèi)星通信的無縫銜接，加快新一代空天地一體化通信網絡系統建設的構想，并于2016年宣布開展小衛(wèi)星的研發(fā)。澳大利亞也于2016年12月發(fā)布“超高速寬帶基礎設施”立法草案，其中就包含了為衛(wèi)星寬帶網絡提供長期資金支持。2017年初，英國發(fā)布《衛(wèi)星和空間科學領域空間頻譜戰(zhàn)略報告》，計劃進一步放寬非同步軌道衛(wèi)星的頻譜使用，提高衛(wèi)星通信頻譜的利用率。
此外，俄羅斯、巴西等國也計劃啟動向邊遠地區(qū)、農村和島嶼提供衛(wèi)星互聯網覆蓋的計劃。與此同時，以太空探索技術公司、OneWeb等為代表的新興商業(yè)衛(wèi)星公司也加緊太空布局，搶占發(fā)展先機，爭相構建衛(wèi)星互聯網。
燃起聯網的“星星之火”
衛(wèi)星互聯網并不是新鮮事物。如果把提供互聯網服務的范疇擴展到語音通話服務，衛(wèi)星互聯網的發(fā)展歷史還可追溯至上個世紀80年代的“銥星”計劃。當時，人們希望通過發(fā)射66顆軌道衛(wèi)星，組成一個以提供語音和低速數據傳輸為主的“太空網絡”。雖然此后“銥星”計劃發(fā)展幾經波折，但它點燃了衛(wèi)星互聯網發(fā)展的“星星之火”。
如今，衛(wèi)星互聯網再次成為熱點，其自身技術在不斷革新。曾幾何時，制約“銥星”計劃發(fā)展的最大問題就是昂貴的造星與發(fā)射成本。自2014年以來，全球范圍內陸續(xù)出現了6個大型中低軌衛(wèi)星星座項目，標準化、模塊化的微小衛(wèi)星平臺日漸成熟，推陳出新的火箭發(fā)射和回收技術也大幅降低了衛(wèi)星互聯網的搭建成本。太空探索技術公司等商業(yè)航天企業(yè)提供的廉價衛(wèi)星發(fā)射方案，直接把發(fā)射費用砍掉了一半。
如今，衛(wèi)星互聯網廣泛使用的Ka波段已使得衛(wèi)星通信帶寬有了大幅提升。“高速沖浪”的主要障礙就是衛(wèi)星通信的延遲，也就是說，當你請求“太空WiFi”為你找尋一臺服務器地址時，你需要等待的時間會“有點長”。為減少服務的延遲，太空探索技術公司的方案是把衛(wèi)星放置在比平時低得多的軌道上，這樣就可以提升衛(wèi)星互聯網的服務質量。但要想實現WiFi信號的全球覆蓋，就必須發(fā)射更多數量的衛(wèi)星。
目前，“星鏈”項目旨在發(fā)射4425顆近地軌道衛(wèi)星和7518顆極低地球軌道衛(wèi)星來完成這個任務。如果上述衛(wèi)星全部發(fā)射成功，就能在全球范圍內提供與光纖網絡相媲美的“沖浪”速度。為數眾多的“太空WiFi”衛(wèi)星遨游天際，不僅點燃了衛(wèi)星互聯網的“星星之火”，也使得頻率和軌道資源成為爭奪的熱點。
“星云”帶來的應用風暴
隨著“太空WiFi”技術的發(fā)展成熟，衛(wèi)星互聯網也勢必在全球掀起一場應用風暴。雖然國外目前發(fā)展衛(wèi)星互聯網項目的均是商業(yè)公司，但可實現全球網絡互聯的衛(wèi)星互聯網除商業(yè)用途外，還具有不可忽視的社會效益及軍事運用潛力。
本來，衛(wèi)星通信具有通信距離遠、覆蓋范圍廣、靈活機動、通信容量大等優(yōu)勢，在信息化指揮控制系統中正發(fā)揮著不可替代的重要作用。衛(wèi)星互聯網技術一旦投入應用，將賦予傳統武器裝備平臺“改變游戲規(guī)則”的全新戰(zhàn)力。可以說，誰掌握衛(wèi)星互聯網這個制高點，誰就將牢牢掌控未來戰(zhàn)爭的主動權。
目前，世界上尚有一半人口無法使用互聯網，偏遠山區(qū)、大漠戈壁等部分區(qū)域如今依舊是通信盲區(qū)，建立全球性的衛(wèi)星通信系統是彌補“數字鴻溝”、開展應急救援的重要解決方案。連上“太空WiFi”這個“隱形光纖”網絡，可實現語音、視頻、數據等多種應用需求的高質量通信。目前正在發(fā)展的衛(wèi)星互聯網技術，已經為在飛機上上網提供了條件。
如今，太空早已成為延伸的公共領域，可被人類利用的軌道、頻譜等資源也十分有限。國外研究機構與商業(yè)資本之所以對“衛(wèi)星互聯網”表現出極大興趣，背后的動機是想利用“太空WiFi”逐步取代路由器光纖骨干網，進而爭奪互聯網的控制權。如果在衛(wèi)星互聯網發(fā)展中稍微猶豫，就有可能再次錯失互聯網的接入管制和管理權，這勢必對我國互聯網信息安全與科技發(fā)展產生較大威脅與沖擊。
