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发表时间: 2022-07-18 13:51:00
少年时,曾研习 Geographic Information System,可惜学无所成,侥幸毕业。成年后,误打误撞进入传媒圈子,先后在印刷、电子、网络媒体打滚,略有小成。中年后,修毕信息科技硕士,眼界渐扩,决意投身初创企业,窥探不同科技领域。近年,积极钻研数据分析与数码策略,又涉足 Location Intelligence 开发项目;有时还会抽空执教鞭,既可向他人分享所学,亦可鞭策自己保持终身学习。
俄乌战争期间,乌克兰通讯设施遭受破坏,全球首富埃隆·马斯克(Elon Musk)旗下的航天公司SpaceX,启动星链(Starlink)卫星通讯服务援助乌克兰,突显了低轨卫星通讯的重要性,预估2040年全球卫星产业市值上看9,000亿美元以上,吸引愈来愈多科技巨头纷纷抢进此领域。除SpaceX星链外,市场上还有Oneweb、Telesat、Amazon Kuiper三强对峙,加上新加入战团的波音(Boeing)与索尼(Sony),令低轨卫星市场全面进入战国时代!
卫星产业市值逾9千亿美元
过去20年,全球卫星发射数量平均每年约为200颗以下,惟最近这几年发射数量却大幅攀升:2019年发射了490颗低轨卫星(LEO),及至2020年发射量已突破1,000颗。市场预计,2021年至2030年每年发射量将会在1,700颗以上,当中以低轨卫星为主,2021年低轨卫星发射量足足是同步轨道卫星(GEO)的61.6倍。
低轨卫星因为距离地面比较更近(160至2,000公里),故此以往主要用于地表观测。随着SpaceX等业者近年积极在低轨道部署通讯卫星,及至2021年通讯应用(如卫星宽带、IoT物联网连接)已占低轨卫星的8成以上。至于同步轨道与中轨道卫星(MEO),则应用于卫星电视广播、交通导航、卫星电话或窄频连线。
美国卫星产业协会(Satallite Industry Association)的数据显示,2020年全球太空经济规模已达3,713亿美元(约2.9兆港元),其中卫星产业(卫星发射、制造、服务和地面设备)占74%。当世界各国相继增加太空研发投资,加上低轨卫星逐步迈向商业化,预计到2040年太空经济产值可望成长至1兆美元(约7.8兆港元),卫星产业将占88%,达到9,252亿美元(约7.2兆港元)。
Starlink领跑低轨卫星市场
目前低轨卫星市场上有4大巨头斗得如火如荼,分别为美国SpaceX星链计划、英国与印度合作的Oneweb、获加拿大政府支持的Telesat、以及美国亚马逊(Amazon)古柏计划(Project Kuiper)。
2018年,SpaceX成功发射一枚猎鹰9号运载火箭,把两颗小型实验通讯卫星投放至低轨道,星链计划正式启动。截至2022年7月,SpaceX已发射逾2,800颗卫星,其中在轨运作的低轨卫星有2,405颗,最终目标是在2027年达到42,000颗的卫星星系(Satellite Constellation)规模。
自2018起,SpaceX便不断发射火箭,把星链卫星送进低轨道空间,现有逾2,400颗卫星在轨运作。(图片来源:维基百科)
Starlink现已在全球32个国家开通卫星宽带服务,2022年5月订户数攀升至40万人,较3月大幅成长60%。同年6月,SpaceX获美国联邦通信委员会(FCC)批准,可以提供低轨卫星宽带服务给移动中物体,包括:飞机、汽车、以及船只等;换言之,无论是航机上的乘客、开车横越美国的驾驶者、甚至从欧洲前往美国港口的货轮船员,未来均可透过星链高速上网。
由此可见,Starlink在低轨卫星市场上已是遥遥领先。因此,即使SpaceX仍未上市,公司市值已高达1,250亿美元(约9,750亿港元),超越美国金融科技初创Stripe,成为全美市值最高的初创公司,更超越波音成为全球身价第4高的航天企业。
俄乌战争爆发后,乌克兰在Twitter发文请求马斯克提供Starlink卫星网络作为通讯支援。马斯克随即在两周后将首批星链设备送到乌克兰。图中为基辅市长维塔利·克里契科与弟弟弗拉迪米尔·克里契科,带着星链装置转运往基辅。(图片来源:维基百科)
SpaceX由2022年7月起推出「Starlink Maritime」海上卫星通讯方案,让船舶用户可享用100至350Mbps的宽带上网服务。(图片来源:Starlink官网)
OneWeb业务发展波折重重
在Starlink的后方,有一名奋力追赶上来的追兵──英国卫星公司OneWeb。2020年,该公司因资金链断裂而陷入破产边缘,幸好获英国政府与印度电讯商Bharti Global出手相救,注资10亿美元(约78亿港元),得以浴火重生。
OneWeb在轨营运的低轨卫星为428颗,预计2022年底前完成首阶段648颗卫星的发射部署,长远目标为构建由6,372颗卫星组成的星系。该公司一路走来波折重重,继破产危机后,又遭遇到俄国国企违约事故,要达成以上目标变得殊不容易。
OneWeb为全球大二大低轨卫星业者,现阶段已发射428颗低轨卫星。(图片来源:OneWeb官网)
本来,OneWeb跟俄国国企俄罗斯航天(Roscosmos)签订了卫星发射合约,藉由联盟号火箭每次把34至36颗卫星送入低轨道;只要2022年内再执行6次发射任务,便可完成首阶段部署,有望2022年8月提供覆盖全球的卫星宽带服务。
可是,2022年2月俄侵战争爆发,欧美各国对俄罗斯实施制裁,俄国为求反制西方国家,命令联盟号火箭退出市场,拒绝为欧美企业发射卫星,令OneWeb卫星发射计划被迫停摆。于是OneWeb不得不放低身段,求助于竞争对手SpaceX。2022年3月,该公司宣布其低轨卫星将搭乘SpaceX猎鹰9号火箭升空,以继续完成卫星宽带网络部署。
OneWeb卫星发射在2022年3月因俄乌战争而中断,现时该公司已转向SpaceX和New Space India委托火箭发射服务,预计其卫星部署将于2022年第四季重新上路。(图片来源:OneWeb官网)
Telesat缩减卫星星系规模
完全依赖对手当然不是上策,故此OneWeb稍后便要找来另一帮手。2022年4月,该公司宣布已跟印度政府签订合作协议,2022年下半年会委托印度国营企业 New Space India 进行卫星发射。预计印度将是OneWeb未来的重要发射据点,助其追上Starlink。
除SpaceX与OneWeb两大初创外,来自加拿大的老牌卫星通讯公司Telesat也会进军低轨卫星领域。其现存业务涵盖航空通讯、海事通讯、以及固定通讯,并会为银行、矿山等特定行业提供客制化的卫星通讯方案。因此,Telesat低轨卫星服务的市场定位跟Oneweb相若,都是瞄准企业与政府应用市场。
Telesat获加拿大政府承诺投资12亿美元(约93.6亿港元),建置由298颗卫星组成的低轨卫星星系。新冠疫情期间,全球供应链处于混乱状态,导致Telesat低轨卫星的关键零件供应受阻。有鉴于此,该公司决定修改计划,将星系规模从原先298颗缩减至188颗,惟2024年提供商用通讯服务的目标则保持不变。
Telesat的低轨卫星「Lightspeed」计划预计成本高达50亿美元(约390亿港元),现已成功筹集33亿美元(约257亿港元)的资金。(图片来源:Telesat官网)
亚马逊Kuiper计划发展堕后
低轨卫星4大玩家中,亚马逊Kuiper计划发展最晚,惟展现的企图心却不小。该公司已向FCC提出申请,要求把卫星部署规模从3,236颗扩增至7,774颗。但有趣的是,Amazon迄今仍未发射过一颗卫星。
根据亚马逊的规划,2022年第四季前将会发射2颗Kuiper试验卫星,2023年则会发射9批低轨卫星;现已有约1,000名Amazon员工被调职到Kuiper计划,预计最快在2025年至2026年开始提供卫星宽带服务。
2022年4月,亚马逊宣布,跟阿利安太空(Arianespace)、蓝色起源(Blue Origin)、以及联合发射同盟(United Launch Alliance,ULA)签订卫星发射合约,预计未来5年最多会有83次发射机会。似乎Amazon终于意识到自己在卫星部署上要急起直追了。
Amazon已跟Arianespace、ULA、以及Blue Origin签订合约,将由3间公司执行多达83次的发射任务,把Kuiper卫星载送升空。(图片来源:Amazon官网)
2022年6月,亚马逊Kuiper计划与美国电讯商Verizon宣布建立合作关系,未来将会展开低轨卫星连网服务测试。Verizon希望,2022年至2023年可以透过Kuiper低轨卫星,向企业客户提供5G专用网络与物联网连接。看来Amazon已为未来卫星宽带应用作好部署。
波音、Sony、韩华急起直追
低轨卫星不仅在宽频通讯上展现极大价值,在国防航天上也扮演着非常重要的角色,因此近年不少军工企业也争相跨足此市场。美国老牌航天与国防企业Boeing曾于2017年曾向FCC提交一项名为“V频段星座”的低轨卫星部署申请,但却一直未能获批。及至2021年11月,FCC终于批准波音可以发射147颗低轨道卫星,远低于原先提议的2,956颗。后来,波音提出扩大部署申请,希望将星系规模扩增至5,789颗。
波音早于2018年已并购小型卫星公司Millennium Space Systems,以提高其低轨卫星研发能力。该公司苦等至2021年11月始获FCC批准发射147颗低轨卫星。(图片来源:波音官网)
韩国韩华集团(Hanwha)旗下的国防企业韩华系统在2021年3月宣布,2023年前将投入5,000亿韩圆(约30亿港元),研发低轨卫星和卫星控制系统,并计划在2030年前发射2,000颗低轨卫星,提供都会区、货运无人机、民航客机所需的网络讯号连结。同年8月,韩华系统向OneWeb投资3亿美元(约23.4亿港元),通过入股方式取得OneWeb卫星通讯与发射服务的经验和技术。
韩华系统在2020年6月收购了英国卫星通讯天线公司Phasor Solutions,以增强其低轨卫星开发实力。(图片来源:韩华系统官网)
就算是消费电子品巨擘Sony也无法抵挡低轨卫星的魅力,在2022年6月宣布成立新的子公司Sony Space,开拓卫星业务。该子公司以美国加州为总部,计划利用雷射光作通讯媒介,将在轨运作的12,000枚卫星连结起来,组成可互换讯号的通讯网络。此外,该公司亦会联同日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)与东京大学,在2022年秋季合作发射小型卫星。
有鉴于电波通讯容量已接近极限,Sony Space主力研发光通讯技术,作为低轨卫星的通讯媒介。(图片来源:Sony官网)
低轨卫星产生大量太空垃圾
为什么各家公司争相提交卫星发射申请、甚至乎要求扩大部署规模呢?究其原委,建立低轨卫星网络的困难之处,不在于制造或发射卫星,而在于占据足够的轨道位置;低轨道的空间有限,各家业者深知如不抢先卡位,就难以霸占最有利位置。
然而,美国太空总署(NASA)却担心,当成千上万的卫星涌入低轨道,可能会构成潜在的碰撞风险。2021年4月,OneWeb曾致函FCC,投诉Starlink卫星险些与自家卫星相撞。因此,现时低轨卫星均需配备自动碰撞规避系统。
更教人担忧的是,日后坏掉的老旧卫星如来不及自行销毁,或许会在低轨道上残留大量太空垃圾。为防患于未然,世界各国现正积极研究如何有效回收太空垃圾的技术。譬如美国与英国资助企业开发太空垃圾追踪科技;欧盟透过视觉导航系统,测试捕捉太空碎片的可能性;日本则考虑以磁铁回收太空废弃物的解决方案。由是观之,当低轨卫星满布星空后,可能会衍生出太空垃圾回收的新型产业!
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