国产商业卫星不卡脖子,卡的是火箭复用 | CCF C?@航天宏图
我国可重复使用试验航天器,在轨飞行276天后,近期成功着陆。
有感于技术突破的同时,也引发人思考:我国卫星互联网究竟发展到哪一步了?现在又有什么样的瓶颈有待突破?
前段时间,CCF C?走进航天宏图,以“星链互联,创新未来——商业卫星互联网时代的思考”为主题,邀请了多位专家学者以商业卫星互联网为基点,与现场近40位参会嘉宾共同探讨商业卫星、互联网赋能、算力网络等新理论、新方法,分享新进展、新成果。
在不改变原意的基础之上,量子位做了如下整理:
卫星技术本身不卡脖子,卡脖子的是火箭复用;
太空容下几万颗卫星不是问题,要设立规则;
未来每个人都能调用卫星资源,届时将像互联网一样实现应用场景的爆发;
马斯克批量化能力很强,目前遥感卫星成本在6、7000万左右;
6G业务将会上天,卫星将变成带翅膀的PC。
商业卫星互联网时代的思考
来自北京邮电大学计算机学院王尚广教授、360未来安全研究院卫星安全、太空安全专家郝经利、航天宏图卫星专家付兴科、航天宏图北斗专家张龙平以商业卫星互联网时代的思考为主题进行了探讨。
该论坛由航天宏图副总裁杨政军主持。
卫星技术本身不卡脖子,卡的是火箭复用
杨政军:抛出来第一个问题就是目前国内外发展的这个水平如何?国内目前面临哪些卡脖子问题?
王尚广:从整个卫星设计制造能力,我国不属于卡脖子,也不比国外差。第一颗卫星和第一台计算机出现的时间其实差不多,但卫星发展却面临着高门槛、高封闭以及高开销等挑战。我国很多卫星领域企业都实现了国产化替代。
那卡在什么地方呢?一个是高性能元器件,这是目前通用的挑战。
具体最卡的地方还是在火箭复用。我们一直想把卫星成本降下来。实际上卫星真的不贵,贵在快递,即火箭非常贵。所以有时候看到很多团队一起发卫星“拼车”共享火箭,才能将火箭成本降下来。
付兴科:现在我觉得国内主要面临三个问题:
第一,前段探索与后端应用没有形成合力,也就是高校与企业之间没有形成良好的转化。
第二,商业不考虑得失、承担风险是不可能的。像马斯克前段时间星舰爆炸,可以“为下一步积累经验”,放在国内就需要平衡得失的问题。当然这两年观念也在改变。
第三,核心器件或者关键零部件持续的攻关,比如王教授所说的火箭回收。
张龙平:航天宏图深度参与了北斗三号系统工程建设,在这里简单介绍下北斗的一些技术情况。
国家的北斗团队奋斗了26年,所以到今天非常自豪,北斗性能与GPS相当,功能还要更全面。甚至国外的星座,比如GPS、格洛纳斯或者伽利略星座,已经在学习我们北斗的一些技术,比如短报文通信、星间链路传输等。
未来北斗定位还需要解决很多技术问题,比如导航卫星地面信号增强、低轨星座增强,实现地面、室内、地下、海洋等特殊环境的协同定位等。
郝经利:马斯克之所以成功,核心技术在火箭回收,这也是目前卡脖子技术,星链反倒是它的副产品,你说它用来融资也好,毕竟最终目标是火星移民。
如果我国火箭回收技术达到可用程度,那卫星发射成本、卫星组网成本等都会大大降低,目前已经有单位在做这件事情,并有了突破。
此外卫星计算也很重要。马斯克星链采用工业级的计算配件,而非宇航级,导致它需要几乎每周更新软件和系统来纠错。这放在国内卫星企业几乎是不可能实现的。因为卫星要求的是高稳定、长寿命。如果经常更新的话会对服务、卫星稳定性造成很大影响。
太空容下几万颗卫星不是问题,要设立规则
杨政军:顺着刚刚郝总提到马斯克星链计划,对于计划中4.2万颗卫星,会不会造成严重的太空拥堵,从而威胁其他航空器?国际上是如何规范太空资源的滥用?
付兴科:容下几万颗大卫星不是问题,而是大家要有实际的规矩约束;正如当年北京有几万辆车,现在有几百万辆车一样,背后就是交通规则的约束。包括轨道资源、频率资源,只要遵守规则,我们就可以搞。
但如果4万颗不是问题,10万颗一定会是问题,对于中国来说下一轮得站得住。
王尚广:分两个方面来说。对外,传统太空观测的研究人员将会遇到很大挑战,以后一眼望去都是卫星。对内,正如刚才所说,不要觉得太空很小。
但太空物件多了之后确实会有很多问题,比如卫星撞击、太空垃圾。有数据统计,有记录的10cm的太空垃圾大概有20万个,太空其实没有想象中那么干净。
郝经利:我说下太空资源的问题,虽然刚才说太空很大,但很多卫星都集中在特殊轨道面上,以及卫星数量增加,导致碰撞风险加剧。
从侧面反应出太空霸权,马斯克星链卫星很大优势在于低成本、也不担心碰撞。近几年统计显示,每年太空碰撞预警排名第一就是星链。
未来规范管理到来之前,现在还是间接实行着先到先得的策略,当然现在国际上也正在探讨这个问题。
张龙平:如果这4.2万颗卫星仅仅做民用通信肯定没什么问题,但要去做其他事情,就会带来很大风险。目前大家担心4.2万颗卫星主要在两方面,一是怕碰撞,二是撞后碎片如何处理。
第一个问题,4.2万颗卫星不算多,就像付总所说,只要守规矩就可以避免。
第二个就空间碎片,一个航天器解体或碰撞可能产生数万个空间碎片。对空间碎片的监控、处理亟需解决。
目前很多卫星互联网数据在裸奔
杨政军:从无序到有序需要一定的规范和规则,卫星网络失控会产生极大的危害,目前国内是否有系统性规范和手段来防范这种风险?
郝经利:我一直在做这方面的研究,目前国内卫星网络安全有很大的挑战,很多通信卫星连加密都没有,换言之是裸奔的状态,还包括遥感卫星、光学卫星等都是这样的状态。
近几年也开始关注这些风险。未来卫星数据会呈现出大数据化,会有相应措施去保障国家卫星数据得到安全的应用。
付兴科:现在卫星整个大的领域,还都是基于所有人都是合作者的考虑。如果是非合作性质,情况近期就会比较复杂。但下一步就是卫星加密、数据加密肯定都是要做的。现在我们也在考虑通道加密的事情,但由于商业有时采用硬件加密的方式成本太高。
王尚广:我来补充下之所以有的商业卫星没有加密,有部分原因是目前加密没有必要。一是原来卫星少;二是卫星存在三高的问题:高门槛、高开销以及高封闭,一般人接触不到,本身其实相当于加密了,基本上原来民用不太考虑这种风险。现在大多了之后,相当于林子大了什么鸟都有,肯定需要考虑。
未来每个人都能调用卫星资源
杨政军:未来卫星互联网如何更好服务于普通用户,对普通消费者而言,他们能感受到什么样的变化?
王尚广:从两个角度来说,第一,手机直连卫星将很快会实现,估计最快就在今年年底。
第二,卫星对整个行业影响是潜移默化的,与我们衣食住行都有关系,只是分解到个人可能感知不到。但随着卫星数量增加、每个人都可以调用卫星资源时,就与大家关联很深了。
从互联网角度来思考,届时一定会爆发新的大规模应用场景,就像当年3G诞生微信、4G诞生抖音,只不过目前还处于早期的阶段。
付兴科:我期望卫星应用最终面向大众一定是无感的。就像大家使用手机,不会关注连了哪个基站。现在的天气预报、交通导航大家不会关注是那颗卫星做的。
当然也需要一部分专业用户去开拓场景,需要不同行业用户去实践验证、集思广益。接下来还会形成一类企业超级用户,对某些场景感知特别敏感,就像现在一些食品,会关注原产地的气象条件、土壤条件等。总之我认为这将是个很大产业。
郝经利:随着卫星产业壮大,最终目的还是以服务为主。无论遥感还是通信,其实都是给大众服务的。
现在服务层面可能还停留在专业用户,但我预计未来一定是面向大众化的,即每个人都能接触到、并应用到卫星的数据。就像当年谷歌推出谷歌地球一样。
比如像遥感,未来一个农民打开手机就可以看到农田农作物的状态,我觉得是个非常好的场景。
张龙平:我还是从北斗导航应用跟大家分享一下。目前北斗已经给老百姓带来了一些变化,最易被感知到三项服务:时间、位置以及通信。
像农机自动作业、车辆导航、渔船监管、测绘领域、金融系统里的授时等,其实都用到了北斗。
大家关心的手机,目前国内90%以上、全球50%以上手机都支持了北斗定位,还有前阵子“捅破天”技术突破,利用手机实现和北斗卫星的通信,这都是北斗大众应用的体现。