Starlink基礎設施建設、商業運營及軍事應用潛力如何？

目標部署超萬顆的低軌衛星。

Starlink 是 SpaceX 公司 2015 年提出的一個低軌衛星互聯網系統，目標部署超 萬顆的低軌衛星，提供覆蓋全球的高速互聯網接入服務。SpaceX 公司掌握火箭回 收技術后，利用“獵鷹９號”重型運載火箭以“一箭多星”的發射方式發射 “Starlink”衛星，大幅降低發射成本，完成近地軌道和軌位頻率資源的占據，使得 “Starlink 計劃”在眾多巨型星座項目中脫穎而出，“Starlink 計劃”具有大規模、全 球無縫覆蓋、低時延、大容量，商業價值大、軍事應用前景廣闊的特點。

軌道建設方面，Starlink 星座規模大，軌道層數多、衛星數量多。軌道建設計 劃了 Starlink Gen1 和 Starlink Gen2 兩代星座，衛星數量總計達到約 4.2 萬顆： Starlin Gen1：包括 Ka/Ku 頻段的 LEO 星座和 V 頻段的 VLEO 星座： LEO 星座經過多次調整，分為五個殼層，大致對應原計劃 I、Ⅱ期工程，整體 向更低軌道發展。殼層 1 主要內容是將 1725 顆 Ka/Ku 頻段衛星部署于 72 個 550km 角 53°的軌道面上；截止到 2021 年 5 月底，基于 V0.9 版及 V1.0 版 Starlink 衛星， SpaceX 公司完成 550km 軌道高度的第一個軌道層部署，參考原計劃，星座容量可 達 30TB/s、時延 15ms，傳輸速度最高可達 1GB/s，前 800 顆衛星能夠為美國、加 拿大等北美地區提供高速衛星互聯網服務。殼層 2-5 主要是將 2824 顆 Ka/Ku 頻段 衛星部署于 570 km、560 km、540 km、560km 軌道上，軌道面分別為 36、6、72、 4，計劃實現全球組網； VLEO 星座大致對應原計劃的Ⅲ期工程，主要內容是將 7518 顆 V 頻段衛星部 署于 340km 軌道上，最終實現“Starlink 衛星”覆蓋全球。 Starlink Gen2：2019 年“Starlink 計劃”又向美國聯邦通信委員會（FCC）提 請準備加 3 萬顆第二代“Starlink”衛星，分布在 328km~614km 軌道高度的 75 個軌 道面上。

衛星制造方面，Starlink 衛星迅速迭代，成本較低。從 2018 年 2 月的原型試驗 星（MicroSat2A、2B）到 2022 年 5 月在軌最新的 V1.5 版本，衛星經歷 4 次迭代， 以 V1.5 版本為例，采用平板結構設計，重量提高到 295kg，搭載有 Ku/Ka 相控陣天 線、單個太陽能電池陣列、激光星間通信系統、霍爾效應推進器、Star tracker 導航 系統、自主避撞系統等。 Starlink 衛星屬于小衛星，壽命較短，僅為 5-7 年，成本方面，馬斯克則曾公開 透露單顆衛星的成本可以下降到 50 萬美元。

衛星發射方面，在向星座部署衛星時，多顆 Starlink 衛星預先按順序部署于獵 鷹９號火箭的整流罩中，抵達預定位置后，“Starlink”衛星利用火箭上面級轉動逐 個緩慢脫離，最終部署于一條軌道的不同位置。 SpaceX 公司掌握火箭回收技術，大幅降低 Starlink 衛星發射成本，以獵鷹９號 火箭為例，發射成本從最初 6000 多萬美元/次，降到 50 萬美元/顆以下，單個獵鷹 9 號一級助推器目前保持著發射 11 次的發射紀錄；與此同時， “一箭多星”的發射 方式也大幅降低了發射成本。

地面設備方面：2020 年 7 月，SpaceX 公司完成第一代圓形相控陣 Starlink 地面 終端研制，工作在 Ku 頻段，根據 Starlink 官網公布信息，一代 Starlink 地面終端直 徑 58.9cm，重量 7.3kg。2021 年 11 月，SpaceX 完成 2 型第二代矩形相控陣 Starlink 地面終端研制。一款為能力增強地面終端，尺寸為 57cm×51cm，重量 7.2kg；另一 款小型化地面終端，尺寸為 50cm×30cm，重量 4.2kg。從天線射頻到基帶及協議處 理，Starlink 地面終端采用了芯片化設計與實現方案，降低了終端整機功耗和生產 成本，也實現了小型化，為 Starlink 系統產業化及大規模應用鋪平了道路。Starlink 地面終端采用了機械與相控陣電掃結合的波束跟蹤技術，基于機械調整能力， Starlink 地面終端開機后可根據地理位置自動將陣面調整到合適的方位和仰角；基 于相控陣天線波束快速指向調整能力，在相控陣陣面電掃覆蓋范圍內，實現對衛星 的精確指向跟蹤和跨星切換下的波束指向快速調整。根據《“星鏈”衛星系統及國 內衛星互聯網星座發展思考》，Starlink 終端設備可能具備美國空軍的 C4ISR 軍用接 口，該用戶終端體積較小，安裝簡單，可放置在各種移動載體上。 典型的 Starlink 地面關口站工作在 Ka 頻段，配置 8 個 1.52m 口徑天線，同樣應 用相控陣技術，通過產生多個指向性較強的窄波束來實現單個網關站點與多個衛星 進行通信。衛星可以通過這種技術直接與衛星用戶終端或網關（地面站）進行通信。 SpaceX 已經在美國申請了一共 27 個 Ka 頻段網關（地面站），分別位于得克薩斯州、 佛羅里達州、加利福尼亞州、俄克拉荷馬州、北達科他州（2 個）、密歇根州和阿拉 斯加。阿拉斯加北海岸的地面站將如何進行使用尚未確定，隨著 SpaceX 公司獲得 更多的建站許可，星鏈可以實現更大地區的覆蓋。

據路透社 2021 年 6 月 29 日消息，Starlink 計劃正在快速增長，預計總投資在 200 億至 300 億美元之間，自 2015 年大規模星座計劃提出，其衛星互聯網系統發展 獲得大規模融資。 2019 年 10 月 22 日 Starlink 正式進入運營狀態，經過幾年發展完善，于 2022 年 7 月 11 日公開了提供海上聯機服務的海域范圍，包括北美、歐洲、大洋洲及南美地 區的海岸及海域，目前官網公布了 Starlink 住戶版、商業版、旅行版和海事版 4 種 產品。 SpaceX 計劃推出星鏈直連手機業務。2023 年 10 月 11 日，SpaceX 星鏈官方網 站全新推出星鏈直連手機業務（Direct to Cell），其適用于現有的 LTE 手機。無需更 改硬件、固件或特殊應用程序，即可通過星鏈發送文本、語音和數據。預計 2024 年實現短信發送，2025 年實現語音通話，2025 年實現上網（Data），同年分階段實 現 IOT（物聯網）。SpaceX 直接發射到手機的星鏈衛星最初將在獵鷹 9 上發射，此 后是星艦。在軌道上，衛星將立即通過星間激光鏈路接入星座，以提供覆蓋全球的 無死角連接。初期支持的運營商包括：T-MOBILE (美國)、OPTUS (澳大利亞)、 ROGERS (加拿大)、ONE NZ (新西蘭)、KDDI (日本)、SALT (瑞士)。

根據《“星鏈”衛星系統及國內衛星互聯網星座發展思考》，其中認為：美軍在 Starlink 發展建設階段就與其合作，探索開發能夠軍用的“Starlink”衛星及相應設 施，得益于其全球化高帶寬的波束覆蓋，有望大幅增強美軍的信息化能力。Starlink 具備著重要的軍事應用潛力和軍事戰略價值，主要表現在以下幾個方面： （1）系統遠期計劃布局 4.2 萬顆的衛星，搶占大量軍用衛星軌道資源； （2）通過搭載光學、紅外探測等載荷，在配備激光通信功能情況下，可構建 成為最強大的全天候無縫情報監聽偵查網、可靠的導彈預警及動能攔截網和高可控 的指揮通信網；（3）衛星軌道高度低、覆蓋廣，既能夠增強處于更高軌道的 GPS 衛星的信號， 也有能力獨立構建導航定位系統。能夠取代導彈最貴的制導部件，導致導彈價格降 低； （4）天基目標探測和打擊能力或將發生質的變化。