【文/观察者网专栏作者 高天伟】
2024年8月6日14时42分，我国在太原卫星发射中心使用长征六号甲运载火箭，成功将千帆极轨01组卫星（亦称G60星座）首批18颗卫星送入预定轨道，标志着我国规模在1万颗以上的大型低轨星座，正式拉开建设大幕。
发射现场上海航天公号
大型低轨星座是最近10年出现并逐渐成熟的航天系统，由运行于距地面300公里 – 2000公里太空的数百至数万颗卫星组成，目前主要提供比传统高轨道卫星时延更短、带宽更大的网络通信服务。截至目前，美国SpaceX（太空探索技术公司）主导的星链（Starlink）、欧洲主导的一网（OneWeb）等星座已经投入运行。我们国家截至目前也确定将部署2个类似星座，即今天开始建设、由上海市支持的千帆星座，以及由中国卫星网络集团有限公司统筹的星网星座。
表面上，大型低轨星座似乎只是“飞行的移动基站”，但实际上，其具有高性能、多功能、全球覆盖、生存力强、商业闭环的特点，已使其成为能够跨越国界、穿透主权、无条件覆盖全球的基础设施，是我国必须掌握的战略力量。
本文将简要介绍大型低轨星座的特点、我国掌握该系统的必要性、以及相关规划与发展情况。
美国星链卫星，其主体采用了平板结构，这一设计也被很多其它星座采用。作者供图
大型低轨星座快速迭代
从单一通信向“通、导、遥”多功能融合演进
星链是目前部署进度领先的大型低轨星座，其建设始于2018年，最初仅面向美国部分地区提供上网服务，地面用户需要安装双人餐桌大小的天线，方可接入网络，速度可达上百Mbps，与家用宽带相当。经过6年发展，星链已经成长为服役卫星超过6000颗的成熟产品，并向两个方向演进迭代。
一是通信能力不断增强，在保持高带宽的前提下，用户数激增至300万以上，覆盖范围从美国扩展到全球7大洲100多个国家和地区。目前，能够直联手机的最新一代卫星正在逐步入轨。星链目标是在2年内为未经任何改造的普通手机提供近似3G网络的“兜底”服务。用户无论身处高山、大海、荒漠……均告别信号盲区；当手机回归地面基站覆盖范围后，恢复常态服务。
另一方面，得益于人工智能、软件、电子等技术发展，星链也向一星多用方向进化。例如星链团队近年面向政府和国防客户推出的“星盾”子产品，卫星上就搭载了预警、遥感等功能模块。目前，几十公斤重的遥感模块即可实现优于1米的对地观测分辨率，足够发现汽车大小物体、分辨舰艇型号；并可通过多星接力，对特定区域不间断“直播观测”。除此以外，低轨星座在导航增强、科学实验方面的实用价值也已经被验证。“通（信）、导（航）、遥（感）”一体化服务是低轨星座未来必然面貌。
代入实际应用场景描述，即未来几年内，低轨星座不但能随时与你保持联系，还能够实时告知你在哪里、周围有什么情况、应该往哪里去，而你只需要拥有一台普通手机。这为安全、交通、物流、规划、城乡管理、能源等国民经济关键领域，提供了无限想象空间。
而更重要的是，在必要情况下，这类基础设施服务可以超越国界限制。
美国星链卫星的地面用户天线。作者供图
穿透主权，全球服务
大型低轨星座的核心是大量不受领空限制、运行于外层空间的卫星。这些卫星不仅能充当两个地面用户之间的传声筒，相互之间也可以中继信号，从而将信息送往更远距离。
因此大型低轨星座具备一项其它基础设施无法比拟的优势：穿透主权、全球服务。即紧急情况下，即便对方国家拒绝配合/无法配合，星座运营方都可以不间断为对方领土内的用户提供上文提及的“通、导、遥”服务。这在国家安全、人道救援等关键领域具有决定性意义。我们国家遵守国际准则，但对其他国家破坏规则的行为，也应当具备相应威慑能力。
目前星座服务在某国落地与否，更多是和平年代尊重当事国管辖权的法条操作，而非技术限制。俄乌冲突即展示了“例外”场景。冲突爆发后，SpaceX无需特别准备，即第一时间将乌克兰纳入星链服务范围。截至2022年底，乌方已经获得超过2万套地面终端。在这些设备帮助下，乌军取得了包括瘫痪整个俄黑海舰队在内的重大战果。图为美国商业遥感卫星拍摄的乌克兰战场画面。
生存力强，难以摧毁
除了技术上可以穿透主权以外，大型低轨星座还具备极强的生存能力，哪怕是民用星座。
以星链星座为例，其规划卫星总数超过4万，这意味着只摧毁少数卫星并不会影响系统整体性能，而摧毁大量卫星，又极有可能引发导致人类失去全部航天能力的凯斯勒效应。
凯斯勒效应由美国学者唐纳德·J凯斯勒（Donald J. Kessler）于1978年提出。这一理论认为，当地球周围空间中航天器达到一定数量，一旦其中两者碰撞，产生的碎片又会引发更多连锁碰撞，最终导致地球周边布满碎片，人类在短则几十年长则数百年时间内无法进行包括发射洲际导弹在内的任何航天活动。
目前学界公认，对于星链级别的星座，偶发碰撞即有可能将1000公里以下的近地轨道置于危险境地，因此物理上摧毁这类卫星得不偿失，防御方应优先考虑电子对抗、伪装欺骗等软性手段，特别是不受地球曲率和地面障碍物影响的、基于己方星座发起的软性手段。
地面望远镜拍摄到的星链卫星轨迹。
商业闭环，反哺航天
2023年11月，SpaceX宣布星链业务已经实现正现金流，开始盈利。传统意义上，航天属于国家主导的公益和公用事业，而如今，大型低轨星座在强化航天这一属性的同时，还实现了自我造血，反哺行业，形成了相对传统航天的机制优势。
目前，星链的主要客户来自常驻偏远地区机构和居民、航空、车船以及防务相关业务，全球总用户超过300万。事实上，这只是最终潜在客户的一小部分。综合中、美、欧等方面研究，未来自动驾驶汽车和航空器、物联网、因各种原因被迫离开地面网络覆盖的人员、无人操作设备等，都是大型低轨星座非常确定的用户，其数量超出现有几个数量级。因此，我们国家同样有望构建起经济上可持续的大型低轨星座，做大国民经济蛋糕。
需要指出的是，大型低轨星座并不是地面5G或者6G网络的替代者或者竞争者。前者主要服务分布面积广大、但需求量较低的分散客户，同时部分补充后者的服务，而后者依旧是通信系统的绝对骨干。引用一位行业专家的表述：“是小汽车和高铁的区别，各有价值”。图为即将从火箭上释放的美国星链卫星。
中国星座，蓄势待发
目前，我国已经确定建设2个大型低轨星座，并均计划于年内开始部署。这两个星座在建设同时，均有意向手机直联等前沿服务迭代演进。
已经启动的千帆星座由上海市政府支持、上海格思航天科技公司制造、上海垣信卫星科技公司提供服务，旨在开展天基宽带互联网业务。该星座一期计划在2027年之前发射1296颗卫星，最终计划发射超过14000颗卫星。
等待发射的千帆极轨01组卫星上海航天
星网星座项目由中国卫星网络集团有限公司（2021年4月成立，央企排名26）统筹，卫星总数超过12000颗。
两个星座相关发射任务将在太原、海南、酒泉等发射场开展。根据国际对频率和轨道的划分规则，未来10年内我国要完成2万颗以上低轨卫星发射任务：初期主要由航天科技集团研制的长征六号甲、长征八号、长征十二号等“国家队”火箭实施；2026年左右，蓝箭航天朱雀三号、天兵科技天龙三号、星河动力智神星一号等民营中大型运载火箭也有望加入。
时间紧、任务重。大型低轨星座是我国的必选项，既是挑战更是机遇。建设好大型低轨星座，是这一代航天工作者的光荣使命。
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