Starlink基础设施建设、商业运营及军事应用潜力如何？

目标部署超万颗的低轨卫星。

Starlink 是 SpaceX 公司 2015 年提出的一个低轨卫星互联网系统，目标部署超 万颗的低轨卫星，提供覆盖全球的高速互联网接入服务。SpaceX 公司掌握火箭回 收技术后，利用“猎鹰９号”重型运载火箭以“一箭多星”的发射方式发射 “Starlink”卫星，大幅降低发射成本，完成近地轨道和轨位频率资源的占据，使得 “Starlink 计划”在众多巨型星座项目中脱颖而出，“Starlink 计划”具有大规模、全 球无缝覆盖、低时延、大容量，商业价值大、军事应用前景广阔的特点。

轨道建设方面，Starlink 星座规模大，轨道层数多、卫星数量多。轨道建设计 划了 Starlink Gen1 和 Starlink Gen2 两代星座，卫星数量总计达到约 4.2 万颗： Starlin Gen1：包括 Ka/Ku 频段的 LEO 星座和 V 频段的 VLEO 星座： LEO 星座经过多次调整，分为五个壳层，大致对应原计划 I、Ⅱ期工程，整体 向更低轨道发展。壳层 1 主要内容是将 1725 颗 Ka/Ku 频段卫星部署于 72 个 550km 角 53°的轨道面上；截止到 2021 年 5 月底，基于 V0.9 版及 V1.0 版 Starlink 卫星， SpaceX 公司完成 550km 轨道高度的第一个轨道层部署，参考原计划，星座容量可 达 30TB/s、时延 15ms，传输速度最高可达 1GB/s，前 800 颗卫星能够为美国、加 拿大等北美地区提供高速卫星互联网服务。壳层 2-5 主要是将 2824 颗 Ka/Ku 频段 卫星部署于 570 km、560 km、540 km、560km 轨道上，轨道面分别为 36、6、72、 4，计划实现全球组网； VLEO 星座大致对应原计划的Ⅲ期工程，主要内容是将 7518 颗 V 频段卫星部 署于 340km 轨道上，最终实现“Starlink 卫星”覆盖全球。 Starlink Gen2：2019 年“Starlink 计划”又向美国联邦通信委员会（FCC）提 请准备加 3 万颗第二代“Starlink”卫星，分布在 328km~614km 轨道高度的 75 个轨 道面上。

卫星制造方面，Starlink 卫星迅速迭代，成本较低。从 2018 年 2 月的原型试验 星（MicroSat2A、2B）到 2022 年 5 月在轨最新的 V1.5 版本，卫星经历 4 次迭代， 以 V1.5 版本为例，采用平板结构设计，重量提高到 295kg，搭载有 Ku/Ka 相控阵天 线、单个太阳能电池阵列、激光星间通信系统、霍尔效应推进器、Star tracker 导航 系统、自主避撞系统等。 Starlink 卫星属于小卫星，寿命较短，仅为 5-7 年，成本方面，马斯克则曾公开 透露单颗卫星的成本可以下降到 50 万美元。

卫星发射方面，在向星座部署卫星时，多颗 Starlink 卫星预先按顺序部署于猎 鹰９号火箭的整流罩中，抵达预定位置后，“Starlink”卫星利用火箭上面级转动逐 个缓慢脱离，最终部署于一条轨道的不同位置。 SpaceX 公司掌握火箭回收技术，大幅降低 Starlink 卫星发射成本，以猎鹰９号 火箭为例，发射成本从最初 6000 多万美元/次，降到 50 万美元/颗以下，单个猎鹰 9 号一级助推器目前保持着发射 11 次的发射纪录；与此同时， “一箭多星”的发射 方式也大幅降低了发射成本。

地面设备方面：2020 年 7 月，SpaceX 公司完成第一代圆形相控阵 Starlink 地面 终端研制，工作在 Ku 频段，根据 Starlink 官网公布信息，一代 Starlink 地面终端直 径 58.9cm，重量 7.3kg。2021 年 11 月，SpaceX 完成 2 型第二代矩形相控阵 Starlink 地面终端研制。一款为能力增强地面终端，尺寸为 57cm×51cm，重量 7.2kg；另一 款小型化地面终端，尺寸为 50cm×30cm，重量 4.2kg。从天线射频到基带及协议处 理，Starlink 地面终端采用了芯片化设计与实现方案，降低了终端整机功耗和生产 成本，也实现了小型化，为 Starlink 系统产业化及大规模应用铺平了道路。Starlink 地面终端采用了机械与相控阵电扫结合的波束跟踪技术，基于机械调整能力， Starlink 地面终端开机后可根据地理位置自动将阵面调整到合适的方位和仰角；基 于相控阵天线波束快速指向调整能力，在相控阵阵面电扫覆盖范围内，实现对卫星 的精确指向跟踪和跨星切换下的波束指向快速调整。根据《“星链”卫星系统及国 内卫星互联网星座发展思考》，Starlink 终端设备可能具备美国空军的 C4ISR 军用接 口，该用户终端体积较小，安装简单，可放置在各种移动载体上。 典型的 Starlink 地面关口站工作在 Ka 频段，配置 8 个 1.52m 口径天线，同样应 用相控阵技术，通过产生多个指向性较强的窄波束来实现单个网关站点与多个卫星 进行通信。卫星可以通过这种技术直接与卫星用户终端或网关（地面站）进行通信。 SpaceX 已经在美国申请了一共 27 个 Ka 频段网关（地面站），分别位于得克萨斯州、 佛罗里达州、加利福尼亚州、俄克拉荷马州、北达科他州（2 个）、密歇根州和阿拉 斯加。阿拉斯加北海岸的地面站将如何进行使用尚未确定，随着 SpaceX 公司获得 更多的建站许可，星链可以实现更大地区的覆盖。

据路透社 2021 年 6 月 29 日消息，Starlink 计划正在快速增长，预计总投资在 200 亿至 300 亿美元之间，自 2015 年大规模星座计划提出，其卫星互联网系统发展 获得大规模融资。 2019 年 10 月 22 日 Starlink 正式进入运营状态，经过几年发展完善，于 2022 年 7 月 11 日公开了提供海上联机服务的海域范围，包括北美、欧洲、大洋洲及南美地 区的海岸及海域，目前官网公布了 Starlink 住户版、商业版、旅行版和海事版 4 种 产品。 SpaceX 计划推出星链直连手机业务。2023 年 10 月 11 日，SpaceX 星链官方网 站全新推出星链直连手机业务（Direct to Cell），其适用于现有的 LTE 手机。无需更 改硬件、固件或特殊应用程序，即可通过星链发送文本、语音和数据。预计 2024 年实现短信发送，2025 年实现语音通话，2025 年实现上网（Data），同年分阶段实 现 IOT（物联网）。SpaceX 直接发射到手机的星链卫星最初将在猎鹰 9 上发射，此 后是星舰。在轨道上，卫星将立即通过星间激光链路接入星座，以提供覆盖全球的 无死角连接。初期支持的运营商包括：T-MOBILE (美国)、OPTUS (澳大利亚)、 ROGERS (加拿大)、ONE NZ (新西兰)、KDDI (日本)、SALT (瑞士)。

根据《“星链”卫星系统及国内卫星互联网星座发展思考》，其中认为：美军在 Starlink 发展建设阶段就与其合作，探索开发能够军用的“Starlink”卫星及相应设 施，得益于其全球化高带宽的波束覆盖，有望大幅增强美军的信息化能力。Starlink 具备着重要的军事应用潜力和军事战略价值，主要表现在以下几个方面： （1）系统远期计划布局 4.2 万颗的卫星，抢占大量军用卫星轨道资源； （2）通过搭载光学、红外探测等载荷，在配备激光通信功能情况下，可构建 成为最强大的全天候无缝情报监听侦查网、可靠的导弹预警及动能拦截网和高可控 的指挥通信网；（3）卫星轨道高度低、覆盖广，既能够增强处于更高轨道的 GPS 卫星的信号， 也有能力独立构建导航定位系统。能够取代导弹最贵的制导部件，导致导弹价格降 低； （4）天基目标探测和打击能力或将发生质的变化。