WiFi建在月球上,太空互联网离我们究竟有多远?

太空互联网和我们真的有关系吗?近日NASA(美国宇航局)计划在月球上安装WiFi网络以帮助地球上缺乏可靠网络的社区联网从而缩小数字鸿沟。NASA位于克利夫兰的格伦研究中心Compass实验室进行了这项研究该实验室的负责人Steve Oleson认为不能盲目地给月球设计无线系统而要关注其对地球有何用处。

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。

一、“虚无缥缈”的太空互联网到底和我们有什么关系?

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。

二、中国有望在新赛道上超车而太空互联网无法单独存在

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。

三、太空互联网成“鲶鱼”中国通讯格局或将发生变革

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。

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