太空金礦、衛星狂熱與星鏈：21世紀星球大戰

2021年9月，ITU（國際電信聯盟）收到了一份令人哭笑不得的申請：

國土面積略大于浙江舟山的非洲小國盧旺達，宣布將建設兩個大型衛星星座，包含足足32.7萬顆衛星。

ITU是聯合國旗下的專業機構，負責分配、管理衛星以及無線電資源。近些年，全球范圍內的衛星狂熱，令ITU越來越手足無措。

要知道，從1957年世界第一顆衛星上天，到2022年11月這66年間，整個人類社會只發射過14450顆衛星[3]。

然而，僅2017-2022年，ITU就收到了上百萬顆衛星發射申請。不僅是盧旺達，各個大國與航天企業，都在大搞“軍備競賽”：

第一顆人造衛星斯普特尼克1號

年底，加拿大高調宣布未來要再射10萬顆衛星；法國公司E-Space不甘示弱，一口氣注冊了11.6萬顆；而在今年5月，上海藍箭鴻擎科技也向ITU遞交了1萬顆衛星的建設計劃——這已經是中國第3個萬顆衛星建設計劃了。

2023年ITU發布的《Handbook on Small Satellites（小衛星手冊）》中提到，已有超90個國家和地區，擁有衛星發射計劃。

各個國家之所以如此激進，罪魁禍首還是那個男人——埃隆·馬斯克。

當大家還在忙著搞規劃時，馬斯克的SpaceX已經往地球軌道發射了約6100顆星鏈（Starlink）衛星。這些衛星組成了一個龐大的“通信網絡”，可以向地球各個角落提供網絡服務。

馬斯克用星鏈直播玩游戲

如今，與世隔絕的巴西原始部落，已經通過星鏈看上了黃色網站；而在炮火紛飛的俄烏戰場，星鏈更成為了唯一的戰場通信手段，被前線士兵稱為“戰爭的上帝”。

圍繞“外太空的上帝”，一場21世紀星球大戰，正悄悄拉開帷幕。

低軌道的“上帝”

星鏈的誕生，可以說與“上帝”八竿子打不著。

眾所周知，馬斯克創辦SpaceX，是為了有朝一日移民火星。夢想很偉大，但現實卻相當骨感：創辦初期，SpaceX曾多次在破產邊緣徘徊，生存都是問題。

最艱難的2008年，馬斯克一度發不出工資，最后找谷歌創始人謝爾蓋·布林借了50萬美金[4]。“窮怕了”的馬斯克，一直在想方設法籌集火星移民資金。

2014年末，他突然意識到太空有一座金礦。

由于經濟落后、自然環境等因素，許多地區其實并沒有基站。目前，仍有約80%的陸地地區，以及95%的海洋地區，沒有被地面網絡所覆蓋，例如巴西原始部落。馬斯克認為，利用通信衛星提供網絡服務，可以彌補這個巨大的市場缺口。

正在安裝星鏈終端的巴西原始部落

“通信產業每年大約賺1萬億美元，如果我們能有3%的市場占有率，那就是300億美元，這比NASA的預算還要多?！?他在內部說道[5]。

在航天領域，衛星通信并不是一個新詞。

太空中共有三條適合衛星運行的軌道，分別是低軌道（LEO）、中軌道（MEO），以及地球同步軌道（GEO）。

此前，各大航天機構放的衛星，多集中于地球同步軌道。

地球同步軌道的優點，在于軌道高度最高，單顆衛星的覆蓋面積大。只需1顆即可覆蓋本土，3顆覆蓋全球，建設成本較低。缺點在于，離地球實在太遠了，通信質量并不高，時延較大。

例如我國的天通一號，正是由3顆同步軌道衛星組成的通信系統。國內手機廠商力推的“衛星通話”功能，大多都是基于天通一號實現的。

但馬斯克所押注的，是低軌道。

由于離地球最近，低軌道衛星可以實現類似5G的高速網絡服務。然而，由于軌道高度低，單個衛星覆蓋范圍窄；為了確保覆蓋率，需要打造一個龐大的衛星集群，建設成本、難度極高。

在馬斯克的構想中，星鏈最終的目標，是建立起一個由42000顆衛星構成的超級集群。

當時，馬斯克的星鏈構想，其實是個相當瘋狂的想法。因為，他并不是第一個對低軌道衛星動心思的人；然而，過去所有的嘗試，幾乎全部以慘敗告終。

蓋茨向左，馬斯克向右

上世紀90年代，摩托羅拉啟動了一個野心勃勃的計劃：往低軌道發射77顆衛星，組建一個覆蓋全地球的網絡。摩托羅拉將這個項目命名為銥星（Iridium），因為金屬元素銥的原子序數剛好為77。

摩托羅拉的梭哈，很快引起了硅谷的跟風。

比爾·蓋茨聽聞后，興奮地拉上“蜂窩電話之父”麥克維與沙特王子，成立了Teledesic；而高通則和一家國防承包商搭伙，成立了Globalstar；當時，還有一家火箭初創公司軌道科學，也組建了名為Orbcomm的衛星互聯網公司。

然而，上述四家公司，卻在本世紀初集體宣告破產，一度產業界讓“談衛星色變”。蓋茨的Teledesic最終關門大吉，其余三家則賣身給不同的機構。

明星公司“四連爆”的一個根本原因，是難以低成本量產衛星。

眾所周知，傳統航天基本由國營機構掌控，沒有市場競爭壓力，基本上怎么高端怎么來。衛星也不例外：制造基本多在實驗室而非工廠完成，昂貴且流程復雜。

上世紀末，老牌航空航天制造商洛克希德·馬丁，為銥星項目打造了125顆LM700衛星。這批衛星總共耗費了約7億美金[6]，平均算下來，每顆衛星的造價高達560萬美金。

LM-700衛星

銥星在正式投入使用后，只收獲了約2萬個用戶[7]，根本攤不平前期支出，光速破產。

然而，馬斯克卻找到了破局的關鍵。如今，星鏈已是SpaceX的現金牛業務。

2023年11月，馬斯克宣布星鏈已經實現現金流收支平衡。根據摩根士丹利的測算，2024年星鏈將帶來3.47億美金的收入，并且持續保持高速增長；預計到2040年，星鏈的營收將達到420億美金，占SpaceX收入的82%[8]。

同樣是“建造上帝”，馬斯克與銥星的結局，為何大相徑庭？

復刻火箭的成功

事實上，星鏈項目也曾走過一段彎路。

2018年，馬斯克算了筆帳，意識到一個大問題：自家的衛星還是太貴了。只有將星鏈的成本降到1/10、同時將生產速度提升10倍，這個項目才可能實現盈利。很顯然，星鏈也沒能擺脫瓶頸。

于是，一個夏日周六的夜晚，馬斯克沒有任何預警地飛到星鏈項目所在的西雅圖，解雇了全體高層。接替這項工作的，是以馬克·容科薩為首的8名資深火箭工程師。

實際上，衛星生產制造的模式，其實與火箭十分相似，都分成了設計、生產、測試、總裝四個大環節。過去，SpaceX已經成功摸索出一套改造傳統火箭的方法論；如今，馬斯克準備在星鏈上復制火箭的成功。

這套火箭制造法的核心理念，是用產業的思維造航天器件。具體來說，大致可以概括成以下兩點：

一是垂直整合。在汽車產業中，垂直整合、自己生產零部件，是個常見的降本手段。馬斯克在造火箭與星鏈衛星時，也都自己生產零部件。

二是質疑一切傳統，快速迭代。在馬斯克看來，沒有逼近物理極限的設計，都是有問題的。

例如在傳統衛星設計中，天線與飛行計算機之間是彼此分離的。因為航天工程師默認，兩者之間需要進行熱隔離。然而，容科薩接管團隊后，便追著航天工程師問，為什么要熱隔離，并逼著對方給出溫度測試數據。

這么追問了五次之后，星鏈的航天工程師被煩到受不了了，立即取消了熱隔離，做成了將天線與飛行計算機做了一個集成部件。測試后發現，這么設計一點影響都沒有。

大刀闊斧的改革下，初代V1星鏈衛星誕生了，其成本約為20萬美金/顆，只有LM700衛星的1/28。后來推出的V2衛星，重量從260公斤增加到730公斤，并且支持手機直連，但單顆成本仍舊只有約80萬美金[9]。

滿載的V2星鏈衛星

與此同時，SpaceX遙遙領先的火箭回收技術，又將衛星發射的成本降低了70%[10]。兩相結合下，星鏈的商業競爭力一騎絕塵。

2019年5月，第一批星鏈衛星進入軌道。四個月后，馬斯克使用星鏈發布了一條推特。彼時，外界并沒有意識到，隨著星鏈計劃大獲成功，一場全新的21世紀太空競賽，即將爆發。

太空圈地運動

6月14日，一架搭載了22顆星鏈衛星的獵鷹9號火箭，從美國佛羅里達州緩緩升空。按照慣例，SpaceX的社交媒體直播了這次火箭發射。不同于自帶流量的星艦，獵鷹9號的發射并沒引起太多討論。

在2024年的前6個月，獵鷹9號已經發射了足足60次，平均每2.7天直播一次，比許多帶貨主播還勤快。

值得注意的是，關于星鏈的發射任務，有足足43次——馬斯克正在加快星鏈建設的速度。理由很簡單：太空資源并不是無限的。

首先，低軌道所能容納的衛星數量，是有限的。

馬斯克曾在接受《金融時報》采訪時，認為低軌道可以容納數百億顆衛星[11]。

然而，業界普遍不同意這番說法。哈佛天文學家喬納森·麥克道爾提到，隨著軌道越來越擁擠，衛星運行將堪比在沒有紅綠燈的暴風雨天氣飆車，相撞風險會急劇上升。2021年時，星鏈衛星就曾數次險些與我國空間站相撞。

“我非常懷疑，當衛星數量達到10萬顆以上時，還是否能夠安全運行[12]”， 麥克道爾說道。

其次，衛星通信所需要的頻段資源，也是有限的。

簡單來說，從太空往地球傳輸信息，主要是依靠電磁波譜。根據頻率從低到高，電磁波譜可以劃分成多個不同特性的頻段。低軌道衛星高度主要集中在500-1500km之間，頻段匯聚在Ka、Ku和V/Q波段等等。

單個頻段所能容納的通信衛星，實際是有限的；一旦過載，很可能會出現信號干擾、通信質量下降等問題。

目前，主流的Ku波段已接近飽和，圍繞Ka波段的競爭也日漸白熱化。隨著這幾個頻譜資源的飽和，適宜開展衛星互聯網業務的波段將進一步減少。

當下，上述兩大關鍵資源，統一由國際電信聯盟（ITU）進行管理；而它所定義的規則，相當簡單粗暴：先到先得。圍繞低軌道的比拼，本質是一場與時間賽跑的太空圈地運動。

對于后來者而言，這注定是場極其艱難的比賽——當大家都還在熱身的時候，馬斯克已經跑了一半了。

尾聲

2022年，比爾·蓋茨專程拜訪了特斯拉得州超級工廠。由于兩人都當過世界首富，又都造過衛星，蓋茨深感惺惺相惜。然而，這趟拜訪之旅并不愉快。自從知道蓋茨曾做空特斯拉股票之后，馬斯克就表現得異?？瘫?。

他甚至在推特上發了一張蓋茨的丑照，陰陽他該減肥了。

很顯然，馬斯克并不是一個好相處的人；很多時候，他甚至算不上是一個道德感充沛的人。

他的各種商業騷操作，大眾早已見怪不怪；至于私德，更是一言難盡。星艦第四次試射之后，《華爾街日報》就爆出，馬斯克曾與SpaceX的實習生、員工發生過不正當關系，并多次要求對方給他生孩子。

然而，他對科技進步的推動，同樣難以忽視。

除了眾所周知的星鏈、火箭、電動車，馬斯克還參與了DeepMind的早期投資，并創辦了OpenAI。如今備受關注的通用機器人，同樣是馬斯克提出來的。

即便被馬斯克陰陽，蓋茨仍舊公開表示， “關于埃隆的做法，你怎么看都行。但在我們這個時代，在推動科學和創新的邊界方面，沒有人比他做得更多。[5]”

一個社會的進步，不可能全由“圣人”完成；至少在科技創新上，我們應該允許那些開拓者有些瑕疵。

參考資料：

[1] Satellite operators criticize “extreme” megaconstellation filings，spacenews

[2] Over the past six years, governments proposed launching over one million satellites, but where will they all go，the conversation

[3] Space debris by the numbers，ESA

[4] Elon Musk’s Space Dream Almost Killed Tesla，bloomberg

[5] 埃隆·馬斯克傳，沃爾特·艾薩克森

[6] LM 700，astronautix.com

[7] Iridium Fails to Find a Market : Satellite Phone Misses Its Orbit，The New Yorker Times

[8] SpaceX: Prepare for Liftoff，Morgan Stanley

[9] Starlink soars: SpaceX’s satellite internet surprises analysts with $6.6 billion revenue projection，spacenews

[10] 通信行業衛星互聯網深度報告：衛星通信發展提速，星地一體未來可期，中信證券

[11] Elon Musk rejects claims he is squeezing out rivals in space，FT

[12] How many satellites can we safely fit in Earth orbit，space.com

編輯：陳彬

視覺設計：疏睿

責任編輯：陳彬