REN Yuan-zhen ^{1 , 2} , JIN Sheng ¹ , LU Yao-bing ² , GAO Hong-wei ² , SUN Shu-yan ²

1. Beijing Institute of Tracking and Telecommunications Technology, Beijing 100094, China

2. Beijing Institute of Radiation and Measurement Technology, Beijing 100854, China

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如 表1 所示，该计划中已获准发射的11 927颗卫星的搭建主要分为3步 ^{［ 5 ］} ：第1步是用1 584颗卫星完成初步覆盖；第2步是用2 825颗卫星完成全球组网；第3步用7 518颗卫星组成更为激进的低轨星座。前2步的卫星总数量为4 409颗，工作在Ka波段和Ku波段。而第3步的7 518颗卫星工作在V波段，全部为高机动型卫星 ^{［ 6 ］} 。

自2019年5月首次成功发射第1批星链运营卫星（v0.9），SpaceX公司就开始了密集的发射部署，并且速度在不断提升。2020年全年，一共完成了14次发射，而2021年发射频率更高，不到半年的时间，就已经完成了13次发射。目前，SpaceX公司已经完成了星链计划30批次（1批v0.9，28批v1.0，1批极轨道卫星）卫星组网发射。加上2018年初发射的2颗测试卫星（Microsat-2A和Microsat-2B），合计已发射星链卫星1 737颗，绝大部分卫星都实现了超高精度入轨。当前，实际在轨卫星为1 664颗（运行图见 图1 ），有73颗卫星脱离轨道。通过现有卫星组网，已初步实现连续中低纬度地区全球覆盖。

而从2020年10月起，SpaceX公司就已开放星链互联网服务公测，用户只需要配置好星链套件（包括用户天线终端和路由器等）即可接入网络。目前，星链卫星互联网服务在美国、加拿大、英国、德国、波兰、澳大利亚、新西兰、法国等地已经拥有1万多名用户，能够提供200~400 Mbps的高速网络服务，并且还有超过50万的客户预购了星链互联网服务。鉴于火爆的需求，SpaceX公司在已获得100万个用户天线终端运营授权的基础上，进一步向美国联邦通信委员会（federal communications commission，FCC）提出了申请，拟将授权数量增加至500万个 ^{［ 7 ］} 。预计到2021年底，星链能够把卫星互联网服务范围扩大到接近全球。

受限于卫星容量与星座建设成本，星链计划不会也无法取代地面通信网络，而是与地面基站相互补充、相辅相成，为用户提供互联网服务。它主要定位于为光纤和手机基站难以覆盖的人群提供上网服务，如光纤覆盖率较低甚至没有的农村、山区、沙漠以及海洋。以星链为代表的卫星互联网星座将进一步推动宽带互联网的快速发展，并拓展了商业服务的广度与深度 ^{［ 12 ］} 。一方面，通过星链计划实现对现有地面网络的补充，形成了地球空间的立体互联网连接网络，大大拓展并完善了网络的物理空间，为构建万物互联的信息体系奠定了坚实的基础。另一方面，星链计划进一步拓展了宽带互联网的应用范围与场景，例如能够为移动定位终端提供更精准可靠的位置服务，为智能终端的增强提供通信支持能力，为航空航海监视提供全程跟踪服务并提升交通运输安全可靠性，等等。星链计划的发展推动了传播链的深刻变革，助力构建了万物互联的信息体系和丰富多元的应用场景，从而为数字经济注入了更多的动能和活力。但与此同时，由于它能够轻易突破国别的限制，实现数据的流动，因此也带来了数据与信息监管的难题。

此外，互联网星座系统的应用十分广泛，不仅可以向居民、企业和政府提供商业服务，还可以跨领域发挥重要作用 ^{［ 13 ］} 。虽然SpaceX提出星链计划是为了提供卫星互联网服务，但2017年8月，它在向美国专利局提交商标注册申请时，将星链的应用范围拓宽到了卫星通信与传输、卫星成像、遥感等服务，暗藏着巨大的作战信息支援等潜力。此外，在星链计划的发展过程中，美国军方也起到了推动作用，无论是在启动初期提供赞助支持SpaceX将星链计划应用场景拓展到军用，还是在组网建设时不断开展技术验证试验，都充分证明了星链计划超出民用的应用能力。星链计划的综合应用能力如 图2 所示。因此，下文将重点对这方面应用能力展开分析。

星链计划可提供低成本、低延迟、大通量和全球覆盖的高速互联网服务，能够大幅增强美军的作战通信能力。一方面它能够为美军在全球部署的作战单元提供更稳定可靠的通信能力，另一方面它还具备提供高清图片、甚至视频直播的潜力。目前，美国已利用C-12军用侦察机开展了测试，网速达到了610 Mb/s，是当前美军战区5 Mb/s的最低传输速率要求的102倍。此外，美军还开展了AC-130武装直升机接入测试以及陆军作战平台通讯测试，并在实弹演习时通过星链卫星高速连接多种空中和地面军事设备。在不远的将来，美国能够利用星链计划，进一步增强主战装备F-35战机获取信息能力与速度，同时更快速地将信息传输到其他指挥控制节点，提升局部战场C ⁴ ISR能力。

星链卫星通过搭载多种传感器，可以实现对卫星、火箭、空间碎片以及导弹等目标的探测与跟踪，支撑实现目标的定位、定轨及轨道预报。当前，美国为了巩固和强化其太空优势，提出了由7层组成的下一代国防太空架构，旨在构建一种扩散型低地球轨道太空架构，统一整合美国国防部下一代太空能力 ^{［ 14 ］} 。美国国防部太空发展局目前已委托SpaceX公司，基于星链卫星平台为其新一代国防太空架构（national defense space architecture，NDSA）跟踪层制造4颗反导跟踪卫星，进一步提升导弹防御及高超声速飞行器探测、跟踪与指示的能力。此外，星链卫星具有强大的机动变轨能力，其上还可以搭载机械臂等在轨操作装置，实现对天基目标的接近与处置。