虹云工程卫星(虹云工程)

sddy008 干货分享 2022-10-09 176 0

了解股市的人都知道,炒股的风险是非常大的,并不是每个人都可以赚到钱,如果想要减少风险,学习必要的知识很重要,接下来,小编为大家介绍《虹云工程》的内容,如果对你有帮助,请帮忙点一个赞吧。

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WiFi建在月球上,太空互联网离我们究竟有多远?

文/东方亦落

如今位于月球上南极地区的“网状网络”方法已在地球上应用。此外许多国家和巨头都在 探索 太空互联网,努力使它们改善地球上的互联网状况,并且逐渐形成了关于该领域的竞争趋势。

在这场竞争里,中国做出了许多努力,并且取得了较为突出的成绩。不过太空互联网虽好,但要说取代现有的网络却也不现实,最好的局面可能还是和现有的网络互补。但有一点大概是可以肯定的,即太空互联网是未来趋势。而且中国的太空互联网成熟之后,很可能使通信网络行业的现有格局产生变革。

NASA的月球WiFi计划,有望为克利夫兰近31%没有宽带接入的家庭提供WiFi服务。类似的网状网络以前在纽约布鲁克林等社区小规模使用过,该方法还被提议用于阿尔特弥斯营地,该营地有望在2030年之前建立。尽管月球WiFi的框架是概念性的,但这个概念的应用已经在启发地球的人们为联网进行更多 探索 。

除了NASA,其他的一些巨头也在为此努力。

SpaceX的“星链”在2019年就发射了120颗卫星,其服务范围从北美扩张至全球,星链的估值高达200亿美元。

另一家商业卫星公司OneWeb发射了6颗卫星,虽然数量上没有星链多,但其威力同样巨大。截至去年,OneWeb累计融资达34亿美元,估值约为80亿美元。此后OneWeb又提出“低轨卫星互联网 星座 计划”,计划的第一阶段是在今年部署648颗卫星,最终实现超过1980颗卫星覆盖全球的目标,从而构建高速低延时的网络连接。

亚马逊则建立了与高速卫星互联网相关的Kuiper项目。通过部署数千颗低地轨道卫星,实现全球范围内的宽带互联网接入服务,这对那些缺乏互联网覆盖的偏远地区尤为重要。

谷歌则计划通过热气球项目Loon,对无法接入互联网的地区提供服务。和NASA的月球WiFi计划之于地球的作用类似,谷歌想要使用类似于热气球的空中网络基站,为特定区域的人们提供快速的网络链接服务。

太空互联网听上去和我们的生活似乎没有什么联系。提到关于太空的研究,人们虽不明觉厉,但多数人并不清楚这类研究对我们的生活能有什么实际的帮助。甚至有人说, 探索 太空花费的巨额经费还不如用来救济贫困的人。然而事实上, 探索 太空对人类的生存和发展有着巨大的意义。

人类当前的文明是建立在石油、煤炭等一次性化石能源的基础之上的,即使是如核裂变这类高阶技术,其燃料也是储量有限的一次性能源。即使我们放弃工业文明,退回农耕文明时代,土壤中的肥力也会逐渐流失,最终盐碱化、沙漠化。哪怕是人类的后代完全放弃文明,以动物本能生存,可太阳寿命一旦耗尽,地球也无法独自美丽。

因此人类不能只将眼光局限于地球,而是需要未雨绸缪,为人类的未来做打算。更重要的是, 探索 太空也能对眼下人类的生活质量起到提升作用。

太空互联网就是个很好的例子,从巨头们的部署可以看到,太空互联网能给那些缺乏网络或没机会使用网络的地区的人群提供靠谱的互联网服务。而且太空互联网通常是借助部署在近地轨道的卫星实现连接,轨道高度仅为几百公里。

近地轨道卫星的优点是卫星所需功率较低、通信信号时延少、部署成本低,对于那些偏远的很难接触到互联网的地区,近地轨道卫星想要部署就容易得多。目前全球还有将近40亿人无法使用互联网,由此造成的信息不对称问题以及衍生的一系列困境相当严重。

基站虽好,但建设起来成本远高于收益,要在偏远地区推进更是困难重重。而有了太空互联网,这一切都可以被改变:每颗卫星的覆盖范围能够达到方圆上千公里,数以千计的低轨道卫星组成的网络,有望使互联网遍布全球任何一个角落。

这种网络不仅对偏远地区有效,对日常的互联网质量提升也颇有益处。例如我们乘坐飞机之时通常不能上网,即使可以,也是费用高昂、信号不稳、网速也不快。但是如果有了覆盖足够广阔的太空互联网,那么在飞机上的网络就能与在地面一样流畅,而资费也可以大大降低。

这样看来,太空互联网与我们的生活息息相关,但是人们之所以觉得太空互联网虚无缥缈,主要还是由于现在的太空互联网概念大于实际,在生活中尚未起到十分明显的作用。不过可以看到的是各国都在努力,其中也包括中国,并且中国在太空互联网方面做出的努力和取得的成绩都是相当可观的。

截至去年,全球航天产业规模将近4000亿美元(约合2.5万亿元人民币)。而商业航天的规模占整个航天产业规模的80%,在商业航天中卫星产业占比为80%,而卫星通信服务的市场规模占整个卫星服务收入的90%。

在规模如此巨大的市场中,随便分一杯羹就可以赚到不少钱,更何况是布局太空互联网。在中国,航天或许是最后一个开放的大规模工业体系,未来很可能发展成3000亿元人民币规模的市场。

从大方向来看,国家相关部门也给予了政策支持。早在2014年,国务院就出台了《关于创新重点领域投融资机制鼓励 社会 投资的指导意见》,其中首次提到鼓励民间资本参与国家民用空间的基础设施建设,引导民间资本参与卫星导航地面应用系统建设,中国的商业航天全产业链自此打破桎梏进入全面发展时期,商业航天的成果层出不穷。

航天 科技 集团研发的全球卫星 星座 通信系统“鸿雁”由300多颗低轨卫星和全球数据业务处理中心组成,旨在实现“沟通连万物,全球不失联”。2018年12月,鸿雁 星座 首颗试验卫星“重庆号”成功发射。

航天科工集团在2018年12月也成功发射“虹云”工程的第一颗卫星。虹云工程计划发射156颗小卫星,在距地面1000公里的轨道组网运行,构建星载宽带全球移动互联网,预计在2022年完成部署,在全球范围内提供无缝覆盖的宽带服务。

去年9月,银河航天完成新一轮融资,估值超50亿元,加入了中国商业航天赛道的高估值行列。

照此看来,到2022年,鸿雁、虹云、银河航天有望完成阶段性部署或是整个太空网络的建设,届时中国的卫星通信网络市场很可能出现爆发式增长的态势。

然而,太空互联网并不会像某些观点所认为的那样完全取代当前的互联网,而是会成为全球网络通信的重要组成部分。 如果把地面通信看作是二维,那么太空互联网就可以看作是三维,而“二维+三维”是目前最有利于全球通信网络质量提升的模式,也会让全球网络基础设施的成本大幅降低。据估计,假如全球每个角落都能部署太空互联网,那么投入低轨道通信卫星的成本有机会降到基站建设的1%。

如今中国在4G方面投资了2万亿元人民币,建设了400万个基站。如果融入太空互联网的方式,大概只需要投资几百亿元人民币。而5G基站有十几万,却只能覆盖北上广等一线城市,还无法做到全面普及,如果有了太空互联网的加入,也能够加速做到全覆盖。

而现在我们常说的6G网络,其实就是“空天地一体”多接入的新型融合架构。也就是在地面蜂窝移动网络的基础上,融合天基卫星网络,再通过多种异构网络混合组网。

而中国在6G技术方面的 探索 相当领先:早在2019年,中国就成立了6G建设团队。2020年,中国第一颗6G实验卫星“电子 科技 大学号”成功发射,这也是全球首颗6G试验卫星。在6G专利的申请数量方面,中国达到40.3%,居全球首位,美国和日本分别以35.2%和9.9%的占比排名第二和第三。

在全球商业通信卫星飞速发展的当今,提前占领市场很重要。而中国在太空互联网和6G方面占据先机且有足够的实力,未来或许能弯道超车引领潮流。

以中国在太空互联网领域的成绩和实力来看,未来很可能出现一家如同星链那样的巨头。它可能会让太空互联网与运营商的地面网络相结合,但同时可能也会给运营商带去一种无形的“压迫”。现在我们上网不得不使用三大运营商的业务,因为没有其他选择,而如果太空互联网领域发展出一家巨头,那么三大运营商可能就要面对一条“鲶鱼”。

其实这也是行业发展的必然规律,代表先进技术的一方必然会势如破竹地破除“旧势力”。在这种情况下,旧势力选择抱残守缺最终会被淘汰,唯有积极迎接新变革,拥抱新技术,才可能继续存活,并且对未来的发展形成利好局面。

中国星链计划是什么?

简单来说,中国版“星链”就类似于一个“超级wifi”,可以为全球各个角落提供高速互联网通信服务。要达到这个目标,就必须依靠一颗颗卫星组成通信网络,达到预期的覆盖范围。早在2016年,我国已经在卫星通信系统方面开始全面布局。参与该计划的是中国航天科技和航天科工集团,二者分别启动了“鸿雁星座”和“虹云工程”。总体来说,航天科工集团负责的“虹云工程”与SpaceX公司的“星链”更为相似,主要侧重宽带网络的构建。而“鸿雁星座”更为侧重窄带通信,也是我国在太空网络通信探索领域的创新。在这两大工程同步启动的同时,我国还同步推出了卫星互联网“行云工程”。相对来说,这个“行云工程”除了为地质部门、海上运输部门及环境部门提供检测服务之外,也是为物联网产业发展打下的坚实基础。因为一旦“行云工程”投入使用,它可以充当覆盖全球的天基物联网,成为实现“万物互联”的支柱平台。

卫星市场研究:“天基互联网”征程,新赛道下的布局

自牛顿发现万有引力定律以来,随着理论和技术的不断发展,人类短短300年时间内就在地球上发射了各种各样的人造卫星。

天空、大地、高山、平原、沙漠、海洋......卫星如同上帝般那样俯瞰而视,在地球任何地区勾勒出来纵横交错的画面。从遥远的北极到遥远的南极,从珠穆朗玛峰到马里亚纳海沟,没有谁可以逃避得过它的观测。

因此,卫星存在的意义不言而喻,其所提供的空间信息、时间基准信息对于人类 社会 生活是必不可少的。

卫星有两种含义,第一种含义是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周期性运行的天然天体。第二种含义是指人造卫星,它由人类建造,以太空飞行载具如火箭、航天飞机等发射到太空中,像天然卫星一样环绕地球或其它行星的装置。

目前,人们更喜欢把人造卫星笼统说成卫星。

卫星产业链自上而下可以分为卫星制造、卫星发射、地面设备以及卫星应用和服务四个环节。

卫星制造商只负责制造卫星和运输卫星,而卫星发射入轨依赖火箭、航天飞机这些飞天工具,所以运载火箭、航天飞机则需要火箭制造商完成。

卫星和火箭存在技术、资本密集和高集成总装的特点。目前全球只有少数几个国家掌握卫星制造相关技术,而且相关国家也都是由国家级的科研机构或极少几个大型军工企业掌控核心技术,垄断特征明显。

例如,我国的卫星制造就是由中国航天 科技 集团下属的中国空间技术研究院(航天五院)和上海航天技术研究院(航天八院)以及中国卫星等组成。火箭制造由中国航天 科技 集团下属的中国运载火箭技术研究院完成。

任何一条卫星通信线路都包括发端和收端地面站、上行和下行线路以及通信卫星转发器。这些都构成了地面设备。

地面设备是卫星系统中的一个重要组成部分。

地面设备的基本作用是向卫星发射信号,同时接收由其它地面站经卫星转发来的信号。具体来看,地面设备涉及网络设备的信关站、控制站、基小口径卫星通讯中断等,以及消费设备的直播卫星DBS谍影天线、卫星移动终端、数字音频广播服务设备、全球卫星导航定位系统硬件等等,它们主要由中国卫星、中国卫通、海格通信、振芯 科技 、合众思创、华测导航等企业提供。

卫星应用是利用卫星技术及其开发的空间资源在国防建设、国民经济、 社会 文化建设和科学研究等领域应用的技术。

根据技术和服务要求,卫星主要划分为通信卫星、导航卫星以及遥感卫星三大类别。

通信卫星只需要在赤道上空等间隔分布3颗就基本可以实现除两极部分地区外的全球通信。作用在于传输电话、电报、电视、报纸、图文传真、语音广播、时标、数据、视频会议等。

导航卫星一般由24颗卫星组成,可以对地球任何地点进行精确定位。常见的卫星导航系统有美国GPS系统,俄罗斯的Glonass、中国的北斗卫星以及欧盟的Galileo。导航卫星的作用在于车辆监控和导航、海上运输和渔业、大地测量(测绘、勘探)等领域。

卫星遥感主要利用各种遥感器,接收和测量来自地球、海洋和大气的可见光辐射、红外线辐射和微波辐射信息,目的多数是对土地资源、气象、防灾减灾等领域进行监测。

从价值链来看,相对于卫星制造和卫星发射,地面设备制造和卫星应用服务构成了卫星产业的主体,尤其应用服务是卫星产业链商业价值产出最高的环节。

据《2019年全球卫星产业报告》数据显示,2018年全球卫星产业产值约为2774亿美元。其中运营服务收入为1265亿美元,占比46%,地面设备制造收入为1252亿美元,占比45%,卫星制造收入195亿美元,占比7%,卫星发射服务收入62亿美元占比2%。总体来看,地面设备制造和卫星应用与服务环节约占整个产业规模的90%以上。

1957年10月4日,前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星——“伴侣1号”,从此开启了人类由来已久漫游太空的旅程。

1960年4月1日,美国在东海岸把世界上第一颗遥感卫星——泰罗斯1号成功送入轨道,揭开了当代科学技术利用卫星观测地球的序幕。

在冷战时期,美苏军事竞赛诞生出了世界上最早的人造卫星。

随着计算机和航天技术的发展,中国在1975年就成功发射了第一颗返回式卫星,获取了第一批对地遥感图像。接下来,法国、印度等越来越多国家开始加入卫星发射的行列,发射的卫星数量越来越多。

与此同时,卫星的发展也在逐步向“小卫星—大卫星—现代小卫星”升级转变。

卫星产业迎来繁荣期。

根据UCS的统计数据,截至2019年10月1日,全球在轨有效运行的卫星数量总计2218颗。美国拥有988颗卫星,中国拥有320颗卫星,俄罗斯拥有161颗。其中,中国的卫星约占全球数量的14%,约为美国运营数量的1/3。

此外,剩下749颗卫星被其他国家瓜分。

具体从三大应用卫星来看,在通信卫星领域,全球数量总计829颗,中国44颗占比5%,美国381颗占比46%,俄罗斯83颗占比10%。

在遥感卫星领域,全球共有769颗,由45个国家和地区所有。美国是全球拥有遥感卫星数量最多的国家,目前共有393颗遥感卫星在轨运行,而中国共有140颗遥感卫星在轨运行,在轨卫星数量仅次于美国。

在导航卫星领域,据了解,美军的GPS导航系统共有24颗卫星,分别在6个轨道运行,每条轨道运行4颗卫星。俄罗斯的GLONASS系统也和美国的GPS非常相似,卫星数量也是24颗,在3个轨道上运行,每条轨道运行8颗卫星。欧盟多个国家联合研制的伽利略卫星导航系统,导航卫星数量比美俄要多一些,总共有30颗卫星组成,其中27颗是工作卫星,3颗是备用卫星,共有3个轨道,每条轨道运行10颗卫星。

中国的北斗导航卫星系统,由于起步晚,轨道位置要比美国的GPS导航系统高,因此需要用到35颗卫星,包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。而且,在早期技术发展不成熟下,还需要逐步对卫星进行更新换代,因此所需要的数量也会被目标数量还有多。

目前,北斗卫星数量为55颗。

可见与美国等航天发达国家相比,中国在运行的卫星数量上存在差距。尤其在通信卫星方面,中国的卫星数量较少,更有待进一步提升。

近年来,随着市场对于移动互联网需求的日益突显,以及卫星技术的不断进步,卫星产业当中基于卫星通信的互联网被人们所看好。

全球各国纷纷将卫星互联网建设上升为国家层面的战略。

从目前来看,国外提出卫星互联网计划的既有波音、O3b、Telesat、ViaSat等老牌企业,也有OneWeb、SpaceX、Theia、Audacy等新兴 科技 公司。

O3b 星座 系统是目前全球唯一一个成功投入商业运营的中地球轨道(MEO)卫星通信系统。2019年2月,旗下首批6颗 星座 卫星发射升空,太空互联网计划进入部署阶段。

SpaceX的Starlink 星座 项目规模庞大。2015年,SpaceX就拟打算发射15000颗小卫星建设两个卫星互联网。2018年,SpaceX获得FCC低轨道卫星通信网准入许可,并发射了两颗测试卫星。2019年5月,首批60颗“星链”卫星被一次性发射入轨,创下了人类 历史 上单次卫星发射升空数量之最。11月,第二批60颗“星链”卫星再次发射并成功入轨。

截至2020年3月18日,SpaceX已经将第六批60颗“星链”卫星成功送入太空。至此,该公司已累计发射近360颗星链卫星,成为迄今为止全世界拥有卫星数量最多的商业卫星运营商。

此外,波音公司近期提出了规模接近3000颗卫星的 星座 计划,而亚马逊提出3200多颗低轨卫星计划,LeoSat MA公司提出80颗卫星的低轨 星座 计划。

面对全球低轨卫星及卫星互联网的发展,我国也紧追直上。

2018年,中国航天 科技 集团的鸿雁 星座 和中国航天科工集团的虹云工程相继成功发射了各自的第一颗试验性质卫星进入轨道,低轨宽带通信卫星系统建设实现零的突破,国内打造天基互联网迈出了关键一步。

2019年,我国宣布首个天基互联网系统——“虹云工程”,着力把互联网“搬”到太空上去,在太空铺设网络。虹云工程计划发射156颗卫星,它们在距离地面1000公里的轨道上组网运行,构建一个星载宽带全球移动互联网络,实现网络无差别的全球覆盖。

在天基互联网总部署下,目前民营企业中,九天微星物联网 星座 计划于2020年底前部署完成72颗低轨卫星。银河航天计划打造全球领先的低轨宽带通信卫星 星座 ——银河Galaxy卫星 星座 ,建立一个覆盖全球的天地融合5G通信网络。

此外,星网宇达、和德宇航以及欧科威等国内企业也公布了低轨卫星计划。

天基互联网系统功能强大,带来的好处可以说是无法想象的。未来天基互联的时代将会是我国通信领域的一大“王牌”。

(文章来源于:解析投资)

太空互联网不止马斯克的星链计划,为何还有我国的虹云工程呢?

20世纪90年代,一位妇女在加勒比海度假,可她的手机因为没有信号怎么也联系不上一位要紧的客户。这位妇女回去跟她的丈夫好一通抱怨,而这些不满正是那个年代的手机用户共同的心声。恰好,她的丈夫就是当时手机通讯业霸主摩托罗拉公司的工程师。于是一个旨在让用户从世界上任何地方都可以接打电话的宏大计划——铱星计划便诞生了。

铱星计划预计由77颗(后来将至66颗)近地卫星组成星群,通过他们传输手机信号,让用户无论何时何地都能随心所欲地使用手机。因为铱元素有77个电子围绕原子核运转,所以形象地称此工程为铱星计划。

当时的摩托罗拉公司可谓财大气粗,1990年计划提出,1996年开始试验发射,1998年开始投入业务运营,总投资高达34亿美元。

但是这个雄心勃勃的工程并没有给摩托罗拉带来预想中的回报。相反,因为传统的手机业务通过建造布设速度更快、成本更低的地面基站传送信号,已经完全占领了市场。没有用户愿意使用资费高昂且信号欠佳的铱星公司的服务。最终,铱星公司亏损巨大,连借款利息都无力偿还,准备跨世纪的铱星计划,从正式宣布投入使用到最后终止使用,不足半年时间。66颗耗资巨大的卫星因没有找到“合格的”买主,被迫退出轨道,在地球大气层中焚毁殆尽。

事实如此,谁也无力回天。摩托罗拉这样的跨国巨人在面对高技术带来的高风险、市场的残酷无情时,也只得咽下这杯自己酿下的苦酒。

时过境迁、斗转星移,二十多年后,又一科技界的巨人SpaceX公司做了一件同样的事,而他的掌门人正是被誉为硅谷钢铁侠的埃隆·马斯克。

2015年1月,马斯克宣布SpaceX计划将约1.2万颗通信卫星发射到轨道,组成“星链”网络提供互联网服务,让全球用户无论何时何地都能畅享互联网。星链计划预计2020年正式开始工作。

星链计划与铱星计划类似,相当于把地面蜂窝网布设在太空之中。但铱星计划只需要66颗卫星,而如今的星链计划预计发射上万颗卫星。

铱星计划的悲剧是否会重演,星链计划会否重蹈覆辙?

马斯克用他那言出必行的超强执行力,再一次告诉世人,在通往星辰大海的征途上,他从未退缩。

2018年3月,猎鹰九号火箭成功将星链计划的两颗试验卫星送入轨道,并开展对地通信测试。

2019年5月,首批60颗卫星被猎鹰九号火箭送入预定轨道。

随后几年,SpaceX用猎鹰九号火箭进行了高密度的发射,有时甚至一个月就要进行两次发射任务。这还得多亏SpaceX独创了火箭回收再利用技术,大大节省了发射成本。

2020年6月,SpaceX顺利完成星链计划第九次发射,61颗卫星成功入轨。

如果一切顺利,今年底星链计划提供的互联网服务就将在美国北部与加拿大部分地区试运行。明年或可推广至全球。

我们中国是互联网大国,仅就网民数量来说全球第一个。我们是否也能用上星链互联网呢?可惜的是,由于政策审批、技术细节等原因,国人用星链上网至少是好几年后的事情了。

但我们不用临渊羡鱼,国家早就为我们退而结网了。

虹云工程,我国自主研发的“星链计划”,预计发射156颗卫星,在距离地面1000公里的轨道上组网运行,致力构建一个星载宽带全球移动互联网,可以为全球各类用户提供通信、导航、遥感一体化的综合服务。

值得一提的是,主导这项工程的是与美国SpaceX一样的商业航天公司。在中国航天科工集团公司所有科研人员的不懈努力下,在党和国家的大力支持下,2018年12月22日,长征十一号运载火箭成功将虹云试验卫星送入轨道。2020年前后,虹云工程投入示范应用。2023年前后,将完成星座部署,正式向全球用户提供服务。

虹云工程:超级“WiFi”离我们不远了

“虹云工程”是中国航天科工五大商业航天工程之一,计划发射156颗卫星,这些卫星将充当“太空路由器”的角色,在距离地面1000公里的低空轨道上组网围绕地球运行,构建一个以卫星为载体的全球移动互联网络,实现全球网络覆盖,从而构建一个庞大的网络服务系统,最终在全球范围内提供通信延时非常低的“无缝WiFi”服务。

由于沙漠、山脉和海洋等环境因素,世界上还有一半的人口没有接入互联网,信息的匮乏限制了当地经济 社会 文化的发展,“虹云工程”着力解决这一问题。“虹云工程”将于2022年左右完成 星座 部署,意味着未来无论是南极和北极、世界屋脊和珠穆朗玛峰都可以上网,无论深处是沙漠、海洋还是森林都不会迷航或失联,无论是乘坐飞机、游轮、高铁还是 汽车 都不会有信号中断,都能享受到与在家里一样的上网速度和服务体验,网络峰值速率可达到400mbps!

目前国际上有不少国家在进行低轨宽带通信系统的建设,但随着中国在这一技术上的大突破,已经基本实现与国际技术持平,甚至未来将后来居上,走在世界的前列。

“虹云工程”对中国商业航天的发展会带来非常大的促进作用。目前它定位的用户群体主要包括飞机、轮船、客货车辆、野外场区、作业团队以及一些偏远地区的村庄、岛屿。无人机、无人驾驶行业等,都是“虹云工程”未来可能服务的行业。近年来,中国航天驶入空间应用发展的快车道,不仅让“航天创造美好生活”成为现实,也让越来越多的人意识到:航天与百姓生活息息相关。

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