太空的網路哪裡來的

A. WiFi建在月球上，太空互聯網離我們究竟有多遠

文/東方亦落

如今位於月球上南極地區的「網狀網路」方法已在地球上應用。此外許多國家和巨頭都在 探索 太空互聯網，努力使它們改善地球上的互聯網狀況，並且逐漸形成了關於該領域的競爭趨勢。

在這場競爭里，中國做出了許多努力，並且取得了較為突出的成績。不過太空互聯網雖好，但要說取代現有的網路卻也不現實，最好的局面可能還是和現有的網路互補。但有一點大概是可以肯定的，即太空互聯網是未來趨勢。而且中國的太空互聯網成熟之後，很可能使通信網路行業的現有格局產生變革。

NASA的月球WiFi計劃，有望為克利夫蘭近31%沒有寬頻接入的家庭提供WiFi服務。類似的網狀網路以前在紐約布魯克林等社區小規模使用過，該方法還被提議用於阿爾特彌斯營地，該營地有望在2030年之前建立。盡管月球WiFi的框架是概念性的，但這個概念的應用已經在啟發地球的人們為聯網進行更多 探索 。

除了NASA，其他的一些巨頭也在為此努力。

SpaceX的「星鏈」在2019年就發射了120顆衛星，其服務范圍從北美擴張至全球，星鏈的估值高達200億美元。

另一家商業衛星公司OneWeb發射了6顆衛星，雖然數量上沒有星鏈多，但其威力同樣巨大。截至去年，OneWeb累計融資達34億美元，估值約為80億美元。此後OneWeb又提出「低軌衛星互聯網 星座 計劃」，計劃的第一階段是在今年部署648顆衛星，最終實現超過1980顆衛星覆蓋全球的目標，從而構建高速低延時的網路連接。

亞馬遜則建立了與高速衛星互聯網相關的Kuiper項目。通過部署數千顆低地軌道衛星，實現全球范圍內的寬頻互聯網接入服務，這對那些缺乏互聯網覆蓋的偏遠地區尤為重要。

谷歌則計劃通過熱氣球項目Loon，對無法接入互聯網的地區提供服務。和NASA的月球WiFi計劃之於地球的作用類似，谷歌想要使用類似於熱氣球的空中網路基站，為特定區域的人們提供快速的網路鏈接服務。

太空互聯網聽上去和我們的生活似乎沒有什麼聯系。提到關於太空的研究，人們雖不明覺厲，但多數人並不清楚這類研究對我們的生活能有什麼實際的幫助。甚至有人說， 探索 太空花費的巨額經費還不如用來救濟貧困的人。然而事實上， 探索 太空對人類的生存和發展有著巨大的意義。

人類當前的文明是建立在石油、煤炭等一次性化石能源的基礎之上的，即使是如核裂變這類高階技術，其燃料也是儲量有限的一次性能源。即使我們放棄工業文明，退回農耕文明時代，土壤中的肥力也會逐漸流失，最終鹽鹼化、沙漠化。哪怕是人類的後代完全放棄文明，以動物本能生存，可太陽壽命一旦耗盡，地球也無法獨自美麗。

因此人類不能只將眼光局限於地球，而是需要未雨綢繆，為人類的未來做打算。更重要的是， 探索 太空也能對眼下人類的生活質量起到提升作用。

太空互聯網就是個很好的例子，從巨頭們的部署可以看到，太空互聯網能給那些缺乏網路或沒機會使用網路的地區的人群提供靠譜的互聯網服務。而且太空互聯網通常是藉助部署在近地軌道的衛星實現連接，軌道高度僅為幾百公里。

近地軌道衛星的優點是衛星所需功率較低、通信信號時延少、部署成本低，對於那些偏遠的很難接觸到互聯網的地區，近地軌道衛星想要部署就容易得多。目前全球還有將近40億人無法使用互聯網，由此造成的信息不對稱問題以及衍生的一系列困境相當嚴重。

基站雖好，但建設起來成本遠高於收益，要在偏遠地區推進更是困難重重。而有了太空互聯網，這一切都可以被改變：每顆衛星的覆蓋范圍能夠達到方圓上千公里，數以千計的低軌道衛星組成的網路，有望使互聯網遍布全球任何一個角落。

這種網路不僅對偏遠地區有效，對日常的互聯網質量提升也頗有益處。例如我們乘坐飛機之時通常不能上網，即使可以，也是費用高昂、信號不穩、網速也不快。但是如果有了覆蓋足夠廣闊的太空互聯網，那麼在飛機上的網路就能與在地面一樣流暢，而資費也可以大大降低。

這樣看來，太空互聯網與我們的生活息息相關，但是人們之所以覺得太空互聯網虛無縹緲，主要還是由於現在的太空互聯網概念大於實際，在生活中尚未起到十分明顯的作用。不過可以看到的是各國都在努力，其中也包括中國，並且中國在太空互聯網方面做出的努力和取得的成績都是相當可觀的。

截至去年，全球航天產業規模將近4000億美元（約合2.5萬億元人民幣）。而商業航天的規模占整個航天產業規模的80%，在商業航天中衛星產業佔比為80%，而衛星通信服務的市場規模占整個衛星服務收入的90%。

在規模如此巨大的市場中，隨便分一杯羹就可以賺到不少錢，更何況是布局太空互聯網。在中國，航天或許是最後一個開放的大規模工業體系，未來很可能發展成3000億元人民幣規模的市場。

從大方向來看，國家相關部門也給予了政策支持。早在2014年，國務院就出台了《關於創新重點領域投融資機制鼓勵 社會 投資的指導意見》，其中首次提到鼓勵民間資本參與國家民用空間的基礎設施建設，引導民間資本參與衛星導航地面應用系統建設，中國的商業航天全產業鏈自此打破桎梏進入全面發展時期，商業航天的成果層出不窮。

航天 科技 集團研發的全球衛星 星座 通信系統「鴻雁」由300多顆低軌衛星和全球數據業務處理中心組成，旨在實現「溝通連萬物，全球不失聯」。2018年12月，鴻雁 星座 首顆試驗衛星「重慶號」成功發射。

航天科工集團在2018年12月也成功發射「虹雲」工程的第一顆衛星。虹雲工程計劃發射156顆小衛星，在距地面1000公里的軌道組網運行，構建星載寬頻全球移動互聯網，預計在2022年完成部署，在全球范圍內提供無縫覆蓋的寬頻服務。

去年9月，銀河航天完成新一輪融資，估值超50億元，加入了中國商業航天賽道的高估值行列。

照此看來，到2022年，鴻雁、虹雲、銀河航天有望完成階段性部署或是整個太空網路的建設，屆時中國的衛星通信網路市場很可能出現爆發式增長的態勢。

然而，太空互聯網並不會像某些觀點所認為的那樣完全取代當前的互聯網，而是會成為全球網路通信的重要組成部分。 如果把地面通信看作是二維，那麼太空互聯網就可以看作是三維，而「二維+三維」是目前最有利於全球通信網路質量提升的模式，也會讓全球網路基礎設施的成本大幅降低。據估計，假如全球每個角落都能部署太空互聯網，那麼投入低軌道通信衛星的成本有機會降到基站建設的1%。

如今中國在4G方面投資了2萬億元人民幣，建設了400萬個基站。如果融入太空互聯網的方式，大概只需要投資幾百億元人民幣。而5G基站有十幾萬，卻只能覆蓋北上廣等一線城市，還無法做到全面普及，如果有了太空互聯網的加入，也能夠加速做到全覆蓋。

而現在我們常說的6G網路，其實就是「空天地一體」多接入的新型融合架構。也就是在地面蜂窩移動網路的基礎上，融合天基衛星網路，再通過多種異構網路混合組網。

而中國在6G技術方面的 探索 相當領先：早在2019年，中國就成立了6G建設團隊。2020年，中國第一顆6G實驗衛星「電子 科技 大學號」成功發射，這也是全球首顆6G試驗衛星。在6G專利的申請數量方面，中國達到40.3%，居全球首位，美國和日本分別以35.2%和9.9%的佔比排名第二和第三。

在全球商業通信衛星飛速發展的當今，提前佔領市場很重要。而中國在太空互聯網和6G方面占據先機且有足夠的實力，未來或許能彎道超車引領潮流。

以中國在太空互聯網領域的成績和實力來看，未來很可能出現一家如同星鏈那樣的巨頭。它可能會讓太空互聯網與運營商的地面網路相結合，但同時可能也會給運營商帶去一種無形的「壓迫」。現在我們上網不得不使用三大運營商的業務，因為沒有其他選擇，而如果太空互聯網領域發展出一家巨頭，那麼三大運營商可能就要面對一條「鯰魚」。

其實這也是行業發展的必然規律，代表先進技術的一方必然會勢如破竹地破除「舊勢力」。在這種情況下，舊勢力選擇抱殘守缺最終會被淘汰，唯有積極迎接新變革，擁抱新技術，才可能繼續存活，並且對未來的發展形成利好局面。

B. 為什麼宇航員在太空能和地球連線用的是流量還是無線網呢

如果是在真空狀態下，沒有介質，即使兩個人在對面大喊，也不會聽到彼此的聲音。宇航員之間可以通過手勢交流，也可以利用宇航服內部的無線通訊裝置來對話。無線通訊裝置會將聲音信號轉換為電磁波信號，而電磁波信號是可以在真空中傳播的，當接收者接收到電磁波信號後，通過解碼就可以再轉換回聲音信號。這種方式就像我們平常打電話一樣。航天器和地面之間是通過無線電波通信，也就是說宇航員和地面交流的載體是無線電波。

太空目標大多是運動的，因而在必要時，接收天線應對目標定向連續跟蹤。航天器的發射機輸出功率受到限制，地球站須使用大口徑天線和低雜訊放大器。深空通信中，地面使用高增益的、指向可控的拋物面天線，最常用的天線口徑為18米和27米。

航天器上的通信設備必須重量輕、體積小、抗輻射、壽命長、能經受沖擊和振動、可靠性高。航天通信使用的頻段很寬，從超長波到毫米波乃至激光。衛星通信常用的頻段是1～15吉赫（GHz），並已開始使用更高的頻段。航天通信按照傳遞的信息內容分為話音通信，圖像通信，數據通信，遙測，指令信息傳輸等。目前在太空中的各個探測器，通過無線電信號通訊，依靠大型無線電天線網路的支持。

C. 太空能上網嗎

航天員攜帶的平板電腦可以上網，出艙時候也連著WiFi(空間站艙內部的區域網)。

通過天地通信鏈路和視頻通話設備，可實現空間站與地面的雙向視頻通話和收發電子郵件。

在執行各項維護任務時，為了針對各種意外情況都能馬上反饋，航天員們都佩戴有骨傳導耳機，隨時可以接收到來自地面的消息，與指揮人員實時通話。

除此之外，設計過程中還留有一條私密通道專門連線航天員的家人，他們可以在太空之中與家人通話，與家人分享自己在太空中的生活感受，通過精神上的放鬆為漫長繁冗的航行任務減負。

航天員解決用水問題：

空間站核心艙配置了再生式生命保障系統，包括電解制氧、冷凝水收集與處理、尿處理、二氧化碳去除，以及微量有害氣體去除等子系統，能夠實現水等消耗性資源的循環利用，保障航天員在軌長期駐留。

D. 天地通話、用上太空WiFi，航天員在太空上是如何實現的

這與中繼衛星系統的支持密不可分，中繼衛星是空間數據中轉站，能夠為空間站提供天地通訊和數據中繼服務，而“天鏈”系列中繼衛星的誕生，解決了空間站的通信問題。

E. 航天員在空間站刷手機網速與5G相當，互聯網是如何進入到太空站的

空間站與地面通信主要依靠地面測控站、數傳接收站和天鏈中繼衛星。

中國、俄羅斯和其他國家正在計劃登月任務:據估計，到2030年，大約100艘宇宙飛船或宇宙飛船將抵達月球。當然不是全部都會實現，但這只會推遲幾乎不可避免的最終結果:在地球這顆天然衛星上建立有人居住的基地和永久的人類存在。這項任務並不容易:工作人員將需要一個可靠和舒適的住所，以及所有應有的文明福利。

此外，根據官方文件，空間站的無線網路技術採用華為的5G技術，空間站的智能家居解決方案與華為的鴻蒙系統系統智能家居解決方案一樣，都是通過鴻蒙系統的平台實現的“萬物互聯”。宇航員只能通過手機應用程序調節艙內照明和其他設備。事實上，中國宇航員不僅配備了華為的智能手機，華為還提供了多種技術支持，包括數據共享服務平台。

F. 航天員將在空間站中裝Wifi，太空中的Wifi有什麼作用

無線WiFi設備已經被帶到太空，航天員乘組計劃18日上午進行安裝，很多人會對太空wifi好奇，究竟這太空網路跟地面上的一樣嗎？根據介紹天上的網和地面的網是連成一體的。有了WiFi之後，航天員就可以和地面人員、甚至是他們的家人，進行順暢溝通和視頻通話。不得不說這是人類科技的又一進步，也為下一步探索太空提供了網路支持，信息能夠以更快的速度跟地面進行交流。

航天員將在空間站中裝Wifi，太空中的Wifi的作用和地面一樣，全能！

G. 地球的網路信號是怎麼來的（我指的比如我們手機電視用的時候需要網路信號，這些信號怎麼來的為什麼要

手機信號主要是靠基站傳播，以前的cdma號稱衛星直連，結果黃了，所以聯通移動都建了好多基站。電視信號有的通過衛星傳播，光纖備份，傳輸到各有線公司。