4.2万颗卫星背后，一场被忽视的资源竞争
编者按：本文来自微信公众号“甲子光年”（ID:jazzyear），作者 刘景丰，编辑 火柴Q。36氪经授权发布。
4月下旬以来，马斯克又一次站到了聚光灯中央，这次，吸引关注的不是特斯拉，而是他的另一家公司——SpaceX。
此前，SpaceX的星链计划在2019年10月16日将卫星发射总数量从1.2万颗更新到了令人咋舌的4.2万颗卫星（1.2万颗已获批准，3万颗已提交申请）。
这些卫星，将打造天基互联网，实现高带宽、低延时的卫星通信。
4月22日，当这一宏伟计划的第七批60颗卫星上天后，马斯克进一步宣称：该卫星互联网业务“3个月内内测，6个月内公测”。
星链计划发射中的卫星，像一串梦幻的“星际列车”。
“高带宽、低延时”，听上去完全是冲着中国正大力发展的5G而来。
至今，SpaceX已发射的星链卫星总数达422颗。而今年，星链共计划送1000多颗卫星上天。
未来，如果4.2万颗卫星全部上天，则马斯克会凭一己之力，将目前太空的卫星密度提高20倍——目前，人类发射的仍然在轨的卫星数量仅为2000颗左右。
这4.2万颗卫星多数会分布在500多公里高度的近地轨道，它们将把近地外太空分割成一个个如北京城大小的区域，每颗卫星之间的距离为240公里左右。
而在吸引眼球的卫星上天背后，一场被忽视的资源竞争有正在展开——毕竟太空不是谁家，卫星不是想发就发。
每一颗进入澄澈星空的人造天体都需要先经历凡尘地面的“纸上谈兵”，这里没有穿过唐怀瑟之门的C射线，也没有在猎户座边缘熊熊燃烧的太空飞船；只有冗长、磨人的国际会议乃至纠纷。
这就是围绕卫星频率资源——这一卫星上天的“通行证”——的争夺。
本文，「甲子光年」采访了天仪研究院创始人兼CEO杨峰，九天微星副总裁李源，北京航天驭星科技有限公司副总裁、技术总监朱太平等业内从业者，看马斯克如何实现他的太空大版图，以及中国在太空竞争中的差距与机会。
1.俨然落后的资源竞争
在马斯克发射4.2万颗卫星背后，一场由商业航天公司发起的太空资源争夺战正在拉开。
这背后，既有个体公司的“神通”，也有整个国家的支持。
实际上，卫星频率或卫星轨道可以说是一种不可再生的战略资源。
“理论上从地球表面以上180公里到地球同步轨道之间可以发射无数颗卫星，属于可再生资源。但星链这种由成千上万颗小卫星组成的网络，当一小部分卫星损坏或寿命结束，会发射新卫星补网，而不是把整个轨道资源让出来。这就形成‘先占永得’的局面。” 北京航天驭星科技有限公司副总裁、技术总监朱太平告诉「甲子光年」。
此外，考虑到卫星安全运行的需要，也要对太空卫星数量进行限制。
既然资源不可能无限，争夺必然激烈。
早在上世纪90年代，美国铱星公司就提出铱星计划，向近地轨道发射了66颗卫星，以提供全球任何地点的电话业务。2015年，马斯克宣布SpaceX推出星链计划，向近地轨道发射1.2万颗通信卫星。随后到2018年3月，联邦通讯委员会FCC做出批准，允许其将4425颗卫星送入轨道；同年11月, FCC再次批准其将7518颗卫星送入轨道，为SpaceX打造完整太空卫星网络铺平了道路。
2016年，由软银投资的英国商业航天公司OneWeb准备用720颗卫星实现低轨覆盖，计划先对发达国家地面网络未覆盖的中小型企业开展B2B卫星通信服务，之后再对偏远地区提供服务。
今年，OneWeb和SpaceX又先后扩充了卫星规模，其中OneWeb追加了1260颗卫星的申请，SpaceX则追加了3万颗卫星。不过OneWeb现在是出师未捷身先死，该公司由于融资困难等问题已提交破产申请；而SpaceX追加的3万颗卫星对应的频率正在申请中。
除此之外，美国电商巨头亚马逊也提出了自己的星链计划Kuiper项目，计划向近地轨道发射3236颗卫星，但项目处于早期研发阶段，还未发射任何卫星。
粗算下来，仅这几家商业航天公司的星座计划包含的卫星总数已经超过4.7万颗。
未来地球将被各种卫星团团包围
中国在2017年，也推出了自己的“星链”计划——虹云工程，该工程由中国航天科工执行，计划发射156颗卫星，在距离地面1000公里的轨道上组网运行，构建一个星载宽带全球移动互联网络。
此外，中国航天科技集团也推出鸿雁星座计划，在 2022 年建成由 60 颗卫星组成的通信网络；二期计划到2025年部署320颗卫星，构建“海、陆、空、天”一体的卫星移动通信与空间互联网接入系统，实现全球任意地点的互联网接入。
民营商业航天公司中，九天微星的物联网星座则包含72颗卫星。
这些卫星已部分发射，虽然没有公开对外宣称具体情况，但其中的大部分已获得频率许可。
从已获频率许可的卫星部署数量上看，600对阵1.2万，双方差距十分悬殊。
在差距背后，有一个规则问题——太空资源虽然是人类共有的资源，但卫星不是想发就能发。太空也要讲“基本法”。
这个“基本法”就是太空频率申请规则，即由主管国际信息通信技术事务的机构——国际电信联盟（ITU）制定的《无线电规则》。
根据《无线电规则》，地球同步轨道只有一条，是不可再生资源，各国之间要公平分配；而其他轨道则需要各国按“先登先占”的原则协调分配。
在2019年世界无线电通信大会上，来自北理工大学的中国代表正在争取尚未分配的太赫兹频谱权益。
目前，地球静止轨道上C频段通信卫星已近饱和，Ku频段通信卫星也很拥挤。
近年来，包括日本、印度、韩国、马来西亚在内的亚太国家，纷纷自行或联合制造通信卫星，抢占轨道资源。各国卫星之间出现“撞车”的情况时有发生。抢占卫星频率和轨道资源，争夺太空优势，已成为当今世界卫星发展领域的热点之一。
如今商业航天公司争夺的近地轨道资源，正是这种“先登先占”的蛋糕。
国内民营商业航天公司天仪研究院卫星副总师陈刚告诉「甲子光年」，在美国，SpaceX需向联邦通讯委员会（FCC）提交卫星用频申请，而且FCC对马斯克的星链计划也有政策上的倾斜，在申请过程中制造了很多便利。
FCC在一份声明中就曾表示：“通过这一行动（星链计划），委员会将进一步采取措施，提高美国高速宽带的可用性和竞争力。”这也侧面印证了FCC对星链计划的支持，因此SpaceX能够很快申请到相关频率。
实际上，FCC不仅对包括SpaceX在内的商业航天项目给与支持，在外还有专人常驻国际电信联盟，目的就是守在门口要频率资源。
这种积极、强势的政府风格，是SpaceX等美国民营商业航天公司获得如此巨量卫星频道资源的重要原因。
而在国内，角色类似于美国FCC的机构是国家无线电管理局（即国家无线电办公室），隶属于工信部。
它的职责是对内分配资源，对外申报、协调卫星频率。
目前国内大多数的卫星发射项目依然由国有航天企业掌握，这些资源由国家配给，单个国企又缺乏向上推动政府更积极参与国际资源竞争的商业动力。
而本就弱势的国内民营商业航天企业，虽然有获得更多资源的商业动力，但在现行体制下，也较难推动上级采取动作。
回看过往，在导航卫星的频率争夺上，中国就吃过亏。
美国的GPS卫星系统到目前为止仍是全球主流的卫星定位系统，向全球免费开放使用，一度占据了全球导航市场90%以上的市场份额，全球用户超过33亿。
除了大家都知道的定位、导航作用外，GPS还有授时功能——它掌握着时空定位能力，已经融入了国民经济建设和社会发展的各个应用领域，是生产作业、乃至军事活动的重要基础设施。
在卫星频率上，起步于上世纪70年代的GPS和同时代的苏联格洛纳斯定位系统（苏联解体后由俄罗斯接管），在早期抢占了中轨道全部5个导航频段中的4个，坐拥黄金C位。这让他们在不需要发射太多数量卫星的同时，也能保证定位的精度，还能减少发射和运营成本。
等中国的北斗和欧洲的伽利略计划在2000年前后起步时，就只能抢边角料了，双方为频率申请的先后问题拉扯了8年。
然而现在，和导航卫星的频率争夺不同，新一轮太空资源争夺赛中，中国商业航天在天基互联网方面与美国的起跑时间相差无几。
如果说，过去是由于起步太晚，导致频率争夺占了下风，这一次，就没有理由再落后了。
2.仅有频率资源是不够的
但是，频率资源还只是第一道门槛。
“我特别不喜欢听到‘资源’这个词。”天仪研究院创始人兼CEO杨峰告诉「甲子光年」。
即使一个国家或企业，拥有所有的频率资源，所有的轨道资源，也不意味着它就能成功。
“如果它的卫星成本很贵，它的火箭运载很贵，卫星上去又不好使，它建起来的网络没人用，不也是白搭吗？”杨峰说。
换句话说，频率资源，是发展太空业务的必要非充分条件。
在他看来，太空资源的争夺，除了频率资源，还要考验一家企业的持续融资能力、火箭发射能力、卫星制造能力，以及持续运营能力。
一个眼前的例子便是OneWeb。
OneWeb 一直被视作马斯克SpaceX的劲敌，也是除SpaceX之外仅有的正式批量部署低轨道通信卫星的公司，目前其在轨运行卫星已有74颗，并先后获得软银20亿美元的投资。然而由于成本太高，卫星业务不仅无法变现还连连亏损，加上新冠肺炎带来的影响，最终其在今年3月底提交了破产申请。
对此杨峰曾分析称，OneWeb在融资、收入、竞争、发射所遇到的问题都是表面问题，是冰山露出的一角，而埋藏在深处的则是成本和技术问题。
说白了，拼到最后，还是要看技术能否足够好，成本是否足够低。
这场中美太空争夺赛中，频率资源差距之外，航天成本上的差距也尤为明显。
根据自媒体“小火箭”创始人、北京航空航天大学博士邢强测算，2020年1月SpaceX发射60颗卫星的总成本约为3500多万美元，平均下来，每个重达260公斤的卫星发射成本不足60万美元，每公斤发射成本只有2300美元。
而在业内，SpaceX的猎鹰火箭之后，被认为世界上第二便宜的商用火箭发射费用也在1万美元／公斤左右。
天仪研究院杨峰也表示，目前猎鹰9的发射价格对外是6200万美元，但是其他的火箭可能一发要上亿美元；SpaceX一次发射火箭可以装60颗卫星，而在传统的方式下只能装30颗，甚至更少。此外，SpaceX号称一颗卫星的造价仅50多万美元，而一般传统的卫星造价要在两三百万美元，甚至更多。
星链计划发射画面，目前SpaceX的火箭已能实现一次发射60颗卫星。
在运载能力方面，SpaceX在2018年发射了一枚猎鹰重型运载火箭，运载力达63吨。能制造如此大推力运载火箭的国家，也只有美国和俄罗斯。而我国目前比较先进的军用运载火箭 长征5号，近地轨道运载力是25吨，地球同步轨道运载力仅为14吨，远不及猎鹰重型火箭。
不可否认，中国航天的整体技术水平、发射成功率在全球范围内名列前茅。《中国航天科技活动蓝皮书（2019年）》的数据称，2019年，在102箭、492个航天器的世界航天发射版图中，中国航天以全年发射运载火箭34次、航天器86个的成绩，分属第一、第二的位置。
技术不差，可细算下来，为什么就出现这么大的差距？
这是因为，中国航天长期以国有经营为主，一直以国家军事任务、探测任务为先。这就意味着，其研发、制造费用可以不计成本，并不以市场竞争为出发点。
而美国商业航天市场早在上世纪便已形成，铱星便是一个例子，尽管困于商业化瓶颈被收购，但它的技术积累和商业化探索仍是一笔宝贵的财富。
此后的SpaceX站在前人的基础上，不仅把卫星研发成本降低到50万美元的极低水平，还在全球首次掌握了火箭回收技术，大大降低了卫星发射成本。
这带来一个启示：长期被国家支撑的航天产业，需要一条灵活的“鲶鱼”来搅动这摊静水。
3.仅有国家队是不够的
这条“鲶鱼”，就是民营商业航天企业。
国内民营卫星创业公司九天微星的副总裁李源告诉「甲子光年」，发展民营商业航天的目的，就是为了降成本，做创新。
首先，国内航天成本高的重要原因是供应链可选较少，市场化不够。
中国的航天长期是国家队在做，许多供应链没有向商业市场开放，这就造成国内航天产业供应链的市场化成熟度较低。
据「甲子光年」了解，一般情况下，国内传统航天公司在研发航天产品时，如果需要哪些系统部件，它会自己成立一个研究院所，然后把子系统的研发生产放到该研究院所，自己消化掉。
这样的结果就是，每家公司都变成了一个总包单位，形成了封闭的供应链。尽管这需要大量的资金投入，甚至有一些是重复投入，但由于研发生产的背后是国家财力支撑，因此不差钱。
在某些环节，中美航天产品制造成本的差距甚至可达十倍以上。
缺乏成熟供应链，同样给民营商业航天公司带来成本居高的问题，制约民营商业航天的发展。
第二，传统航天没有形成好的技术成果转化创新机制。
美国有很多研究院所做的航天技术创新，中国并不是没有做过或者想过，只不过最后没敢做。
没敢做的原因，既有供应链上的差距，又有体制上的制约。「甲子光年」了解到，由于国内航天公司承担着国家发射任务，对安全、稳定要求极高，对试错的容忍度不及民营商业航天公司，因此对冒风险的技术创新比较谨慎。
第三，则是国内传统航天企业的技术迁移能力不够。
“中国需要去做的一点，就是跨圈。”九天微星李源说。
说白了，做航天创新，不能只从航天圈去想，还要从其他圈子——包括5G的圈子、车规级的圈子、工业的圈子——去想接下来可以迁移的模块或者子模块有哪些，做大胆的尝试。
放活民营商业航天，是倒逼解决这些问题的最好方法。
美国航天基金会2019年的数据显示，全球航天经济总量已达3835亿美元。其中，商业航天收入3073亿美元，约占全球航天经济总量的80.1%；政府航天收入762亿美元，约占19.9%。
从美国的数据来看，商业航天已成为航天经济总量增长的主要因素，而民营商业航天公司将会成为航天的重要角色。
航天专家黄志澄曾表示，未来我国在太空探索领域尤其是载人探月探火等方面，很可能面临与美国的同台竞争，届时民企的作用将进一步凸显。例如，载人登月需要靠国家队，但建设月球基地可能更需要民企，因为月球资源开发市场风险高、具有很大不确定性，完全花纳税人的钱去开发未必妥当，而民企则更适合。
这里必须再提一下马斯克，在中国专家认为需要靠“国家队”来做的载人航天领域，马斯克也不会放过。
5月27日，SpaceX计划用其自主研发的载人龙飞船（Crew Dragon）进行首次载人飞行，将两名NASA宇航员送往国际空间站。
包括SpaceX在内的美国商业航天民营公司已是四处开花，虎视眈眈。
这更凸显了中国在航天领域开展“军民融合”，引入民营企业活水的必要性。
下一场“星球大战”，已在路上。
这一次，主角不能再依靠甘愿骑自行车上班的院士。
像马斯克这样有知识、有野心也有资本加持的“科技大亨”，中国也不怕来一沓。
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