受益于批量化卫星制造、火箭重复利用、一箭多星发射等领先技术,Starlink互联网星座成为新一轮低轨卫星浪潮的佼佼者。目前,Starlink发射卫星总数已将近900颗,大多分布于550公里高空的近地轨道。

截至2020年10月24日,SpaceX已发射895颗Starlink卫星。他们计划在Falcon 9的每次飞行中最多再发射60颗,并在2020年每两周发射一次。计划总共部署近12,000颗卫星,以后可能扩展到42,000颗。计划最初的12,000颗卫星在三个轨道运行

(1)在550公里(340英里)的卫星数量达到1,440 ;

(2)2,825颗ku和ka波段卫星部署在1110公里(690英里)的轨道;

(3)7500颗v波段卫星部署于340公里(210英里)的轨道。

上图Starlink在轨卫星3D演示将在轨现状作以可视化的呈现,不仅可以清晰直观地看到环绕着地球的Starlink卫星整体情况,还可以查看每次发射任务中的卫星所处的位置,选中红色圆点,即可查看对应的卫星编号。

以下为每次发射任务的轨道详情:

序号任务COSPAR ID日期和时间(世界标准时间)运载火箭发射场轨道高度倾角部署 数量脱离轨道结果
Tintin v0.12018-0202018年2月22日,14:17F9 FT♺B1038.2范登堡空军基地,SLC-4E514公里(319英里)97.5°22成功
1v0.9 L0 2019-0292019年5月24日,02:30F9 B5 ♺ B1049.3CCAFS,SLC-40440–550公里(270–340英里)53.0°6046成功
2v1.0 L12019-0742019年11月11日,14:56F9 B5 ♺ B1048.4CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°601个成功
3v1.0 L22020-0012020年1月7日,02:19F9 B5 ♺ B1049.4CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°602成功
4v1.0 L32020-0062020年1月29日,14:06F9 B5 ♺ B1051.3CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°600成功
5v1.0 L42020-0122020年2月17日,15:05F9 B5 ♺ B1056.4CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°601成功
6v1.0 L52020-0192020年3月18日,12:16:39F9 B5 ♺ B1048.5KSC,LC-39A550公里(340英里)53.0°601成功
7v6 L62020-0252020年4月22日,19:30:30F9 B5 ♺ B1051.4KSC,LC-39A550公里(340英里)53.0°600成功
8v1.0 L72020-0352020年6月4日,01:25:00F9 B5 ♺ B1049.5CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°601成功
9v1.0 L82020-0382020年6月13日,09:21:18F9 B5 ♺ B1059.3CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°580成功
10v9 L92020-0552020年8月7日,05:12:05F9 B5 ♺ B1051.5KSC,LC-39A550公里(340英里)53.0°570成功
11v1.0 L102020-0572020年8月18日,14:31:16F9 B5 ♺ B1049.6CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°580成功
12v11 L112020-0622020年9月3日,12:46:14F9 B5 ♺ B1060.2KSC,LC-39A550公里(340英里)53.0°600成功
13v1.0 L122020-0702020年10月6日,11:29:34F9 B5 ♺ B1058.3KSC,LC-39A550公里(340英里)53.0°600成功
14v1.0 L132020-0732020年10月18日,12:25:57F9 B5 ♺ B1051.6KSC,LC-39A550公里(340英里)53.0°600成功
15v1.0 L142020-0742020年10月24日,15:31:34F9 B5 ♺ B1060.3CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°600成功
16v1.0 L152020-0882020年11月25日,02:13:12F9 B5 ♺ B1049.7CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°600成功
17v16 L16待定2020年12月F9 B5 ♺CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°60/计划
18v1.0 L17待定2021年1月F9 B5 ♺CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°60/计划
19v1.0 L18待定2021年1月F9 B5 ♺CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°60/计划
20v19 L19待定2021年1月F9 B5 ♺CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°60/计划
21v1.0 L20待定2021年2月F9 B5 ♺CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°60/计划
22v1.0 L21待定2021年2月F9 B5 ♺CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°60/计划
23v1.0 L22待定2021年2月F9 B5 ♺CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°60/计划
24v23 L1.0待定2021年3月F9 B5 ♺CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°60/计划
25v24 L1.0待定2021年3月F9 B5 ♺CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°60/计划
26v25 L25待定2021年3月F9 B5 ♺CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°60/计划
27v26 L26待定2021年4月F9 B5 ♺CCAFS,SLC-40550公里(340英里)53.0°60/计划
  • 发射的卫星总数(2020年10月24日):955
  • 已解轨道的卫星总数(2020年10月14日):51 550公里(340英里)
  • 目前在轨卫星总数(2020年10月24日):904

目前,Starlink已在北纬43°-53°美国北部和加拿大南部的部分客户推出Beta公测。相比之下,位于低纬的国家和地区获取Starlink服务则需要部署更多卫星。从上表的发射计划中可以看出,到2021年1月底,在轨卫星总数将达到近1150颗。

2021年1月:预计美国低纬度州将开始接受服务

SpaceX曾讨论明年向德克萨斯州学区的学生提供宽带作为一项测试。那将暗示SpaceX计划到那时在低纬度地区启用Starlink。马斯克在twitter上表示,大约1月份可以向低纬国家和地区推出Starlink的服务测试。

2021年2月和3月:预计欧洲国家将在这段时间开始接受服务

马斯克解释说,欧盟没有单一的批准程序,这意味着SpaceX必须获得各个国家的许可。马斯克写道,该公司“可能会在2月或3月左右开始接受最终的批准”,但“有很多步骤。”

SpaceX已经开始为Starlink运营三个欧洲站奠定基础。美国高级电视台上个月报道说,已向电视台颁发了许可证,以帮助向几个边境国家提供服务。

2021年中:预计印度将开始接受Starlink服务

马斯克在回应粉丝的询问时写道,印度将“希望”在那个时候“获得” Starlink,并计划“在获得监管机构批准后尽快推出”。

为了实现人类有史以来规模最大的卫星发射与组网计划,确保卫星互联网的高效运行,同时规避由此带来的种种风险,SpaceX对卫星的轨道部署曾作出多次申请与更改。

2016年11月,SpaceX向联邦通信委员会(FCC)提出了“使用Ku和Ka频段在卫星固定业务中使用非对地静止轨道(NGSO)卫星系统”的申请。

2017年3月,再次提交计划,将7518吨的v波段卫星部署在340公里(210英里)的轨道高度,而较小的原计划中的4425颗卫星部署在Ka和Ku波段并于1,200公里(750英里)的高度运行

SpaceX的计划在两个方面很不寻常:该公司打算利用通信频谱中很少使用的V波段,并打算使用一种新的轨道状态,即约340公里(210英里)的极低地球轨道状态。在这一轨道的海拔高度,其大气阻力是相当高的,这通常会导致卫星的在轨寿命大大缩短。

对于SpaceX的计划,美国联邦通信委员会(FCC)还规定,星座一半的卫星必须在六年之内进入轨道,而整个系统必须在自许可之日起九年内进入轨道。

由于Starlink计划中需要向太空发射上万颗卫星,最终是否会由此生成海量太空碎片,破坏轨道环境,影响其他在轨航天器的正常运行,也成为令人堪忧的一个方面。为此,SpaceX于2017年底向FCC提交了文件,以阐明其空间碎片缓解计划。该公司将在其使用寿命即将结束(约五至七年)时,以远高于国际标准要求的速度,实施有序离轨的运营计划。在完成任务后约一年内,将其推进到一个处置轨道,并从该轨道将重新进入地球大气层,实现销毁。

2018年3月,FCC在一定条件下批准了SpaceX的计划,但SpaceX还需要获得国际电信联盟的单独批准。FCC和NASA一致认为,SpaceX需要获得比NASA以前使用的标准更高的离轨可靠性,即在完成任务后可靠地对90%的卫星进行离轨。

2018年11月,除了早先批准的4,425颗外,SpaceX还获得了美国监管机构的批准,可以部署7,518颗宽带卫星,允许增加一个非常低的非对地静止卫星轨道星座,其中包括在国际空间站以下335公里(208英里)至346公里(215英里)的高度运行的7,518颗卫星。此外,SpaceX向美国联邦通信委员会提交了新的监管文件,要求将原本1150公里(710英里)轨道许可的卫星用于550公里(340英里)的轨道高度上。这些卫星将有效地在550公里(340英里)的第三轨道壳中运行,而大约1200公里(750英里)和大约340公里(210英里)处的更高和更低的轨道将仅在以后使用。在部署过程的后期,可以实现更大范围的卫星部署。

2019年4月,美国联邦通信委员会批准了请求。于550公里(340英里)最初部署大约1600颗卫星,并随后将大约2800颗ku和ka波段卫星部署在1,150公里(710英里),以及大约7500颗V波段部署在340公里(210英里)海拔高度的轨道。

2019年9月,SpaceX再次向FCC申请对轨道星座进行更多更改。SpaceX要求将550公里(340英里)轨道壳中的轨道平面数量增加三倍,从24个增加到72个,理由是它们可以通过一次发射将卫星放置到多个平面中。SpaceX认为,这一变化可能会在2020年飓风季节之前及时将卫星覆盖到美国南部。这项变更于2019年12月获得批准,而550公里轨道中的卫星总数将保持1440颗不变。

1、挤占低轨领域,具有排他性

目前全世界的卫星总数大概有2000颗,比较大型的星座,像GPS、北斗这种导航星座,一般有30颗左右的卫星就能协同运转,剩下大部分卫星在单打独斗。但是“星链”计划则是搭建4.2万颗卫星的大星座,是目前在轨卫星数量的20倍,是人类已经发射过航天器数量的4倍。其他称得上巨型星座的项目一般规划是几百上千颗卫星。

全球卫星的轨道可以分为高、中、低轨三个区域,低轨通信卫星的主要活动范围距离地表300到1200公里,这片区域的好处是能提高信号强度,并且降低信号延迟。值得注意的是,高轨和中轨这两个区域目前资源已经非常稀缺,特别是地球同步轨道,而低轨领域也将面临这种挑战。“星链”计划开始后,SpaceX每次申报都是上千条轨道,而国际卫星分配轨道的原则是“先申报先使用”和“后来让先来”。换句话说,“星链”只要轨道申报成功,即便卫星还没发射升空,别人也无权再使用了,后申报项目也不能与之前申报项目产生冲突。

如此一来,低轨区域里几乎将被“星链”卫星轨道布满,不但意味着低轨轨道资源越来越稀缺,类似的项目想要规避“星链”轨道也将变得越来越难,而且要付出更多的额外成本。

2、促使超低轨道领域的开发与应用

随着马斯克的12000颗疯狂发星计划,近地轨道卫星将越来越拥堵,而超低轨道卫星可以在距离地表250公里的太空运行,不会有“拥堵”的问题,这种近地轨道卫星组网将成为新趋势

同距地表500公里的近地轨道卫星相比,在距离地表250公里的超低轨道运行的卫星,可以大大提高星载光学传感器的分辨率、辐射性能和地理空间精度,还可以减少卫星所需的有效载荷大小,从而降低卫星运行成本。由此产生的边际效益是,在同等投入情况下,可以购买数量更多、性能更强的超低轨卫星。
开发超低轨卫星的另外一个优势,是可以避开近地轨道的“拥堵”问题。按照Starlink发射规划,未来每年将发射成百上千颗小型卫星,到2025年时,每年送入太空的人造卫星将超过1100颗。这些在近地轨道密集运行的小型卫星,不仅增加了卫星相互碰撞的风险,而且还会在高轨道和地球之间形成阻隔,干扰其他卫星的感知能力。相比之下,超低轨道卫星则不受这些影响。

关心星链的朋友们,如果您有其他信息或不同见解,或者需要了解更多信息。可以联系我们

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参考信息

https://en.wikipedia.org/wiki/Starlink

https://mp.weixin.qq.com/s/p1mNyvVAltfFB1_NOwuSog

https://www.tesmanian.com/blogs/tesmanian-blog/elon-musk-spacex-to-send-out-several-thousand-more-starlink-beta-participation-invitations-soon

https://www.extremetech.com/internet/317726-spacex-starlink-beta-could-expand-as-soon-as-january-2021

https://www.inverse.com/innovation/spacex-starlink-musk-details-timeline

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