星链计划1：5G真的要被取代吗？

今年，“硅谷钢铁侠”、特斯拉电动汽车的老板埃隆·马斯克领导的一个项目——“星链计划”（Starlink）进展不断，成为不断升温的热点。

所谓的“星链计划”，就是打算在地球周围布置12000颗卫星，从而打造一个覆盖全球的网络系统，为世界上每个人提供高速互联网服务。

从2019年5月24日至今，他们的火箭已经成功发射了13次，每次把57-60颗卫星送上轨道。到现在，一共累计发射了700多颗卫星。每次批量发射成功，都会引来欢呼和呐喊。

要知道，在“星链计划”之前，全球在轨卫星总数一共才2100多颗。他一家公司在一年间，就让全球卫星总数增加了30%多。而且刚才说了，“星链”的全部计划是发射12000颗。所以，对于卫星通信行业来说，它绝对是个重要角色。

于是，很多人发挥想象，把“星链”形容得非常伟大和具有颠覆性，甚至说它会取代5G。但真的是这样吗？“星链计划”真有这么大价值吗？

接下来，我就给你详细说说。今天，先解读它的不足，明天和后天再看看这些不足该如何补救，然后分析它到底会不会成功。

不足一：传输速度远不如5G网络

很多人经常把“星链”拿来和5G对比，甚至觉得它是美国版的6G。其实，这么对标是完全错误的，离谱程度就像蚂蚁和大象比体重那样。

人们之所以这样比较，是因为“星链计划”最重要的目标是——凭借卫星技术，在不受地面设施限制的情况下，为世界上每一个人提供高速互联网服务。既然喊出来“为每个人提供互联网服务”，就难免被拿来和新一代通信协议5G做对比。但实际情况是，如果“星链”承担和5G相同的使用需求，传输速度只有5G的几千分之一。

为什么这么说呢？

5G在通信上，最重要的一个指标是流量密度，要求每平方公里提供100Tbps的带宽。这个指标保证5G用起来传输速度快，响应也快。但它是由背后大量的基站做保证的，没有大量的基站，就不会有那么快的速度。

你可以把地面上每个5G基站都看成“星链”的一个卫星。中国目前为5G建设的基站，每一个可以提供15Gbps的带宽，而“星链计划”中每一个卫星是20Gbps。单个拿出来对比，在数量级上差不多。

但中国为了普及5G，计划架设多少基站呢？这个数字还没有完全定下来，现在预估是446万-744万个之间，未来可能会根据需求增加到上千万。我们就取一个中间值600万个吧。也就是说，为了保证大部分用户接上5G网络后，传输速度达标，需要600万个基站。这是一个硬指标。就算把每个基站的带宽升级到和“星链”卫星一样的20Gbps，也依然需要450万个。

刚才说了，每个基站都可以看成是一个卫星，“星链计划”一共多少颗卫星呢？12000颗。也就是说，“星链”的硬件资源只是5G的1/375。

一般情况下，相差100倍就可以完全忽略不计了。比如，年薪20万和年薪2000万，一辆带脚蹬子的电动自行车和一辆家用轿车，都是典型的100倍的差距。

而且，刚刚算出来的375倍，还是一个保守的数字。别忘了，“星链计划”的目标是为全球提供网络服务，而我们是拿中国的基站数量计算的。如果把范围扩大到全球，“星链”和5G的差距会更大，在传输速度这一项重要指标上，最多只有5G的二千分之一。

这还没完。信号功率会随着传输的距离按平方的速度衰减，如果再考虑空气和其他干扰因素，甚至可能接近按立方的速度衰减。结果就是，如果全球用户真用起来，“星链”的网速不会比2G时代更快。

不足二：可持续性很差

“星链”总共要发射大约12000颗卫星。按计划，完成50%的时间点是2024年11月，全部完成的时间是2027年11月。

但是，每颗卫星的设计寿命只有5年。也就是说，2019年5月上天的那60颗，在发射计划进行到一半时寿命就到期了。虽然超期服役的情况时有发生，但因为卫星数目庞大，到时候肯定还是会有相当大比例的需要补发。

所以，从2024年中期开始，“星链”的发射压力就增加了。每年不但要把新卫星发射上去，还要补充失效的卫星。等到2027年11月，12000颗卫星都到位后，每年光是需要补充的卫星就多达2000多颗，合算下来，每个月需要发射200多颗。只有一直维持这个水准，它才能正常提供互联网服务。

但是，2020年，在全力以赴完成发射任务的情况下，“星链”平均每个月也只能发射65颗卫星，距离200多颗的目标还差很多。

要解决这个问题，可以从两个方向努力，要不就大幅提升卫星的设计寿命，要不就大幅降低发射成本。

但这两条路都很难在短时间内走通。卫星的使用寿命，可不是说提高就能在2-3年内迅速提高的；而他们发射卫星的成本本来就已经很低，很有优势了，怎么继续降低呢？所以，可持续性的问题对“星链计划”的威胁是最大的。

不足三：移动设备没法和卫星直连

很多人以为，“星链计划”成功以后，不管在世界的任何角落，哪怕是沙漠里的无人区，都能拿着手机直接上网。

其实不是。你还需要花200美元买一个卫星天线。这个天线像一个小锅一样，直径大约50cm，需要接上电源，安装在室外，对准天上飞过的卫星。只有这样，才有不错的网速。然后，每个月还要再收80美元的网费。

之所以一定要配这样一个天线，是因为我们的手机里压根就没有哪个零件能接收“星链”频段的信号，也不能发送这个频段的信号。于是，必须通过这样一个天线做媒介，实现信号的转换。

有人觉得，我不需要移动上网，固定在家里能上网就可以了。

其实可能也不行。因为这个天线从“星链”卫星上接收的信号频率是20Ghz，而未来十年将要成熟的5G信号的频率也跨越这个频段，这就可能互相干扰。从目前的发展态势看，如果干扰无法避免，各国大概率会首先选择5G。那时候，可能个人就不能随意安装“星链”的接收天线，也就没法用“星链”了。

马斯克曾经在推特上抱怨，“5G在贪婪地获取频谱资源”。这其实也说明，“星链计划”和5G确实在信号的频率上存在竞争。

不足四：制造大量太空垃圾

刚才我们说过，在“星链计划”出现之前，全球一共有2100颗卫星正在工作。而在卫星技术出现后，人类一共向太空发射过6000多颗卫星。虽然其中一些已经坠落到地球，但还有大约4000颗飘浮在地球轨道上，一些还在工作，一些已经像僵尸一样了。

按说地球这么大，在高于地表300-1300公里这个空间里，能容纳的物体太多了，几千个卫星应该一点也不拥挤，但实际情况比我们想象的严重得多。

1984年，“挑战者号”航天飞机曾经在地外480公里高的轨道上安放了一个靶子。靶子的大小和公共汽车差不多，表面是铝合金的薄片。它的任务就是检测一下，在这个高度上，太空垃圾对卫星的影响有多严重。结果在6年时间里，它一共遭到大约百万次太空垃圾的撞击，其中有3.2万次大撞击，把它撞出了肉眼可见的明显凹陷。这样算起来，1984-1990年间太空的状况就是，一辆公共汽车大小的目标平均两个小时被撞一次。

为什么会受到这么频繁的撞击呢？

如果你认为最主要的威胁是那些僵尸卫星，那你就错了。其实最主要的太空垃圾威胁，是那些大撞击后解体的小碎片。

比如2009年，“铱星33号”卫星和俄罗斯的一颗僵尸卫星撞了个满怀，铱星当场报废，成了上万块碎片。这些碎片在轨道上飘荡，又可能撞击其他卫星产生更多碎片。所以只要第一批碎片产生，碎片的总数就会呈几何级增长下去。

我们刚刚提到的那个实验，是1990年完成的。那时候，轨道垃圾远没有现在多。而“星链计划”中，每年都有2000多颗报废卫星。虽然按规定，它们会在9年内坠落到南太平洋一个指定的卫星坟场，但谁能保证这么多卫星没有失控的呢？欧洲航天局在2017年就给出过一个统计，一共19颗寿终正寝的卫星，只有16颗按指定计划进入了坟场轨道。也就是说，剩下的3颗继续在太空飘荡，变成了太空垃圾。

所以，“星链计划”很可能会制造大量的太空垃圾。而它的卫星数量那么多，所以它本身也会是太空垃圾最大的受害者。

以上，就是“星链计划”存在的缺陷：

第一，传输速度远不如5G；第二，可持续性差；第三，移动设备没法和卫星直连；第四，制造大量的太空垃圾，并且被这些太空垃圾影响。

不过，这些缺陷都是可以修正的，马斯克和投资者们在规划时肯定也考虑过了。下一篇，我们就来聊聊这些问题该怎么解决、能解决到什么程度。