星鏈

互聯網衛星通訊系統

星鏈(英語:Starlink)是太空服務公司SpaceX的一項透過低軌道衛星群,提供覆蓋全球的高速網際網路接入服務。截至2022年7月23日 (2022-07-23),星鏈服務已可在六十個國家和地區使用[1]

星鏈
60顆星鏈衛星堆疊在一起(2019年5月24日)。
製造SpaceX
國家美國
營運SpaceX
應用網路服務
技術指標
太空飛行器類型小型衛星
發射重量v 0.9: 227 kg (500 lb)
v 1.0: 260 kg (573 lb)
v 1.5: 277 kg
裝置
軌道近地軌道
太陽同步軌道
建造
狀態現役
Starlink logo

2015年,SpaceX執行長伊隆·馬斯克西雅圖宣布推出一項太空高速網際網路計劃:星鏈計劃[2]。藉由遠遠超過傳統衛星網際網路的效能,以及不受地面基礎設施限制的全球網路,星鏈可以為網路服務不可靠、費用昂貴或完全沒有網路的位置提供高速網際網路服務,另外也有可能結束當今世界存在的網路封鎖[3]旨在為世界上的每一個人提供高速網際網路服務。[4]星鏈計劃的宗旨是開發出「全球衛星網際網路系統」[3],並能運用在例如火星等環境上,在太陽系內部署通訊基礎建設。

2018年2月22日,SpaceX在美國加州范登堡空軍基地成功發射了一枚獵鷹9號運載火箭,並將兩顆小型實驗通訊衛星送入軌道,星鏈計劃由此開啟[3]。2019年10月22日,SpaceX執行長伊隆·馬斯克成功通過星鏈傳送推特,並表示星鏈已能提供天基網際網路服務。Starlink的目標是到2020年在美國北部加拿大提供服務,到2021年將其服務範圍擴大到接近全球。截至2023年2月 (2023-02),星鏈工程在軌衛星數量已超過3,500顆[5][6]。同時,SpaceX還提出了第二代星鏈計劃,該計劃將依託SpaceX星艦發射並構成數量達29,988顆衛星的衛星星座[7][8]

發射 編輯

SpaceX計劃在2020年代中期之前在三個軌道上部署接近12000顆衛星:首先在550公里軌道部署約1600顆衛星,然後是在1150公里軌道部署約2800顆Ku波段Ka波段衛星,最後是在340公里軌道部署約7500顆V波段英語V band衛星[9]。整個計劃預計需要約100億美元的支出[10]

服務 編輯

套餐與價格 編輯

星鏈系統現已在全球多個國家和地區提供上網服務。

普通版本 編輯

普通版本的月租費用為99美元,硬體費用為499美元[11]

Starlink Premium/Business 編輯

2022年2月,美國科技網站《The Verge》報導了星鏈新推出的Starlink Premium服務,該服務的月租為499美元,配套的硬體費用為2500美元,該服務提供的上行速度在150-500Mbps之間,延遲為20到40毫秒[12]。但現今該項服務或被Starlink Business服務所取代,據星鏈官網的介紹,Starlink Business可提供全天候、惡劣氣象環境下的通訊保障,下行速度為150-350Mbps,延遲為20至40毫秒[13]

Starlink RV 編輯

2022年5月,星鏈推出了用於房車等專為喜歡公路旅行或露營的使用者而設計的Starlink RV[14]服務,該服務的月租為135美元,配套的硬體費用為599美元[15]。目前該服務的覆蓋範圍為美國南部、澳大利亞南部、歐洲南部等地區,並預計於2023年第一季度覆蓋全球的大部分國家和地區[16]。該服務的下行速度為5至100Mbps[17],但星鏈會將網路資源優先調配給應用於固定住所的星鏈客戶[18]

Starlink Maritime 編輯

2022年7月,SpaceX開始推廣星鏈的海上應用場景和配套的Starlink Maritime服務[19],該服務的月租為5000美元,配套的硬體費用為1萬美元,該服務的流量不受限制,下行速度為100到350Mbps,上行速度為20到40Mbps,但該服務的網路延遲較普通星鏈服務高,為99毫秒[20]

Starshield 編輯

2022年12月初,SpaceX成立基於Starlink的國防服務,僅提供政治實體使用。其主要提供三種服務分別為:地球觀測、通訊網路和代管酬載[21]

2023年9月27日與美國軍方簽約,將會提供陸軍、海軍、空軍和海岸警衛隊等多個軍事單位使用,美國國防部擁有以及掌控合約中的網路[22]

提供服務的國家 編輯

國家
# 國家 推出時間 備註
1 北美洲   美國 2020年8月限定測試[23] 2020年11月公測[24]
2   加拿大 2021年1月[25]
3 歐洲   英國 2021年1月[26]
4   德國 2021年3月[27]
5 大洋洲   紐西蘭 2021年4月[28]
6   澳洲 2021年4月[29]
7 歐洲   法國 2021年5月[30][31]
8   奧地利 2021年5月[30]
9   荷蘭 2021年5月[32]
10   比利時 2021年5月[32][33]
11   愛爾蘭 2021年4月限定測試[34] 2021年7月公測[35]
12   丹麥 2021年7月[36]
13 南美洲   智利 2021年7月限定測試[37] 2021年9月公測[38]
14 歐洲   葡萄牙 2021年8月[39]
15   瑞士 2021年8月[40]
16   波蘭 2021年9月[41]
17   義大利 2021年9月[42]
18   捷克 2021年9月[43]
19 北美洲   墨西哥 2021年11月[44]
20 歐洲   克羅埃西亞 2021年11月[45]
21   瑞典 2021年11月[46]
22   立陶宛 2021年12月[47][48]
23   西班牙 2022年1月[49]
24   斯洛伐克 2022年1月[50]
25   斯洛維尼亞 2022年1月[51]
26 大洋洲   東加 2022年2月[52] 緊急授權,2022年湯加海底火山噴發後一個月,地面站在其鄰國斐濟設立6個月
27 歐洲   保加利亞 2022年2月[53]
28 南美洲   巴西 2022年2月[53]
29 歐洲   烏克蘭 2022年2月[54] 緊急授權,作為俄羅斯入侵烏克蘭的回應
30   羅馬尼亞 2022年4月[55]
31   希臘 2022年4月[56]
32   拉脫維亞 2022年4月[57]
33   匈牙利 2022年5月[58]
34   北馬其頓 2022年6月[59]
35   盧森堡 2022年7月[60]
36 北美洲   多明尼加 2022年7月[61]
37 歐洲   摩爾多瓦 2022年8月[62]
38   愛沙尼亞 2022年8月[63]
39 南美洲   哥倫比亞 2022年8月[64][65][66][67]
40 歐洲   挪威 2022年8月[68]
41   馬爾他 2022年9月[69]
42 亞洲   伊朗 2022年9月[70] 緊急授權,作為伊朗頭巾示威的回應;首個允許使用星鏈的專制國家
43   日本 2022年10月[71]
44 北美洲   牙買加 2022年10月[72]
45 歐洲   芬蘭 2022年11月[73]
45 南美洲   秘魯 2023年1月[74]
46 非洲   奈及利亞 2023年1月[75]
47 南美洲   哥倫比亞 2023年1月[76]
48 歐洲   冰島 2023年2月[77]
49 非洲   盧安達 2023年2月[78]
50 亞洲   菲律賓 2023年2月[79][80] 南亞第一個提供星鏈服務的國家
51 北美洲   海地 2023年3月[81]
52 南美洲   厄瓜多 2023年3月[82]
53 北美洲   薩爾瓦多 2023年4月[83]
54 北美洲   巴拿馬 2023年5月[84]
55 非洲   莫三比克 2023年6月[85]
56 南美洲   千里達及托巴哥 2023年6月[86]
57 歐洲   賽普勒斯 2023年7月[87]
58 北美洲   瓜地馬拉 2023年7月[88]
59 非洲   肯亞 2023年7月[89]
60 亞洲   馬來西亞 2023年7月[90]
61 非洲   馬拉威 2023年7月[91]
62 北美洲   巴哈馬 2023年8月[92]
63 非洲   尚比亞 2023年10月[93]

台灣與星鏈 編輯

根據報導[94],中華電信於2022年初已針對星鏈和SpaceX進行交流,然而數位發展部在2022年10月25日通過「衛星固定通訊頻率核配事項」規定「申請人須為電信事業,且其董事長應有中華民國國籍。外資持股不得超過49%,直接及間接持股不得超過60%,且不得有陸資投資」。[95]與SpaceX的純外資要求不合而正式破局。[96]

全球寬頻網際網路 編輯

SpaceX旨在為地球上服務欠缺的地區提供頻寬網際網路連接,並為城市地區提供價格優惠的服務。 該公司表示,出售衛星網際網路服務所產生的現金流將是資助其火星計劃的必要條件。[97]

2015年初,兩名太空企業家在同一周宣布了網際網路衛星投資。 除了SpaceX執行長伊隆·馬斯克(Elon Musk)宣布該項目(後來稱為Starlink)外,串行企業家理查·布蘭森宣布對OneWeb進行投資,OneWeb是一個類似的衛星網路計畫,擁有大約700顆計劃中的衛星,它們已經為其廣播頻譜購買了通訊頻率許可證。[98][99]

在先前的衛星對消費者太空冒險失敗之後,衛星行業顧問羅傑·魯施(Roger Rusch)在2015年表示:「從中成功開展業務的可能性很小。」[98]馬斯克公開承認這種商業現實,並在2015年中期表示,在努力開發這種技術上複雜的太空通訊系統的同時,他希望避免過度擴張公司,並表示正在對他們的發展速度進行衡量。儘管如此,2017年2月洩露的內部檔案表明,SpaceX預計到2025年其衛星星座的收入將超過300億美元,而其發射業務的收入預計將在同年達到50億美元。[100][101]

2015年2月,金融分析師對已建立的地球同步軌道通訊衛星車隊運營商提出質疑,他們打算如何應對SpaceX和OneWeb LEO通訊衛星的競爭威脅。[102]十月份,SpaceX總裁格溫·肖特韋爾表示,儘管發展仍在繼續,但長期部署可運行衛星網路的商業案例仍處於早期階段。[103]

2015年,法院檔案顯示SpaceX與無線晶片製造商Broadcom進行了合作。隨後有五名關鍵工程師離開,加入了SpaceX,導致Broadcom提起訴訟,指控SpaceX「 竊取了我們的頂級人才」。3月,奧蘭治縣的一名法官拒絕了Broadcom的多重限制令請求。[104]

隨著2019年運營星座中前60顆衛星的首次發射,SpaceX表示該星座需要420顆衛星才能實現對地球的小面積寬頻網路覆蓋,而第一個1,600顆中需要780顆才能提供中等覆蓋率。[105]

支援行動載具端上網 編輯

2021年8月,SpaceX向美國聯邦通訊委員會提交申請,以獲得在汽車、卡車、飛機、船舶等行動載具上部署星鏈網路的授權[106]。2022年3月,伊隆·馬斯克表示星鏈支援了移動漫遊,使用者可以透過汽車點菸器為星鏈裝置供電,並在移動車輛上保持訊號[107]。2022年4月25日,夏威夷航空公司宣布自己是首家與星鏈達成協定的主要航空公司,並預計於2023年為空客A330A321neo飛機以及未來的波音787-9機隊安裝星鏈硬體裝置,為顧客提供免費的星鏈上網服務[108]

2022年6月30日,聯邦通訊委員會批准並授權了SpaceX的這一系列申請[109]。同年7月SpaceX開始推廣用於海上船舶使用的可為客戶提供350 Mbps[110]下行速度的Starlink Maritime服務[111],同時,Starlink表示該服務將於2023年第一個季度時覆蓋全球的海洋區域[112]

火星計劃 編輯

從長遠來看,SpaceX打算開發和部署一個版本的衛星通訊系統以供火星使用。[113]

技術 編輯

地面站 編輯

 
2021年所推出的早期型小飛碟包裝,後來新版天線改為長方形。
 
SpaceX主管展示組裝起來的樣子.

2020年6月,天線的相片首次出現在網際網路上,馬斯克早些時候的聲明,即終端看起來像一個"小飛碟"。星鏈終端有馬達,可以自我調整最佳角度來觀察天空"。[114]他們把這塊相控陣天線命名為「性感仔麥克塌面」[115][116]

該系統不直接從其衛星連接到手機(像銥星全球星ThurayaInmarsat的網路)。相反,它首先與披薩盒大小的使用者終端相連,有馬達負責跟蹤衛星的位置,再連接到手機、平板、筆記型電腦上,這些雷達寬度55公分,表面是六面型佈局的相控陣陣列,而個別天線是長得像鐵十字的小金屬銅片,這個系統使用了總共1260個小天線,而透過增益技術,效果可倍增到3500倍左右,由32個控制單元協同(第一代),可在一定範圍內調整訊號射出方向,不過他無法同時收發訊號,只能用TDMA方式傳輸,並以64 QAM(正交振幅調變)的方式處理衛星的訊號。[117][118]

終端可以安裝在任何地方,只要能看到天空。[119]而且,這包括快速移動的物體,如高速火車等都能連線。[120]指向性不定的船舶,例如在海面上搖晃的物體,也可以對準連線,在2020年9月,SpaceX公司就申請在其10艘船上放置終端,期望在未來進入海運市場。[121]

2020年10月,SpaceX在美國推出了名為"Better Than Nothing Beta"的付費測試服務,對使用者終端收費499美元,預計服務"在未來幾個月內達到50Mbps到150Mbps,延遲從20毫秒到40毫秒"。[122]2021年1月起,付費測試服務擴充到其他國家[123]

該系統還有一個更高效能版本的天線,可用於Starlink Business更快的企業級服務。另外也與T-Mobile合作,計畫改成蜂窩網路版本,可以在範圍內提供手機移動上網[124]

軌道設計與狀態 編輯

階段 組別 軌道圈層 軌道平面[125] 完成日期 部署衛星
高度
(km)
衛星 傾角 數量 每條
軌道
半程 全程 活躍
2022年10月10日
失效/脫軌
2022年10月10日
1[126] Group 1[127] 550 km(340 mi) 1725[128] 53.0° 72 22–23 2022年8月1日
2027年3月(計劃) 1469[129] 256[129]
Group 4 540 km(340 mi) 1584 53.2° 72 22 1411[129] 65[129]
Group 2 570 km(350 mi) 720 70° 36 20 50[129] 1[129]
Group 3[130] 560 km(350 mi) 348 97.6° 6 58 187[129] 10[129]
Group 5[127] 172 4 43 0
2[131] 335.9 km(208.7 mi) 2493 42.0° 2024年11月(計劃) 2027年11月(計劃) 0
340.8 km(211.8 mi) 2478 48.0° 0
345.6 km(214.7 mi) 2547 53.0° 0

衛星修訂版 編輯

兩顆試驗衛星被稱作Tintin A/B。在2015年6月宣布之時,SpaceX已宣布計劃在2016年發射頭兩枚示範衛星,但隨後將目標日期移到了2018年。

2019年5月發射的60顆Starlink v0.9衛星:

  • 具有多個高通量天線和單個太陽能電池陣列的平板設計。
  • 採用霍爾效應推進器。
  • Star tracker 導航系統,用於精確定位。
  • 能夠使用美國國防部提供的碎片資料來自主避免碰撞。
  • 95%的部件將在地球大氣層中燃燒掉。
  • 質量:227公斤(500磅)。

2019年11月發射的60顆Starlink v1.0衛星

  • 100%的部件將在地球大氣層中燃燒掉。
  • 質量:227公斤(500磅)。
  • 添加了Ka波段。
  • 編號為1130的衛星或稱為DarkSat的反照率降低。

自2021年1月24日發射的Starlink v1.5衛星

  • 添加雷射星間通訊系統[132]
  • 質量:295公斤(650磅)。

2022年發佈的Starlink v2.0計劃

  • 質量:約1,250公斤(2,760磅)[133]
  • 長度:約7公尺(23英尺)[134]

爭議 編輯

環境 編輯

光污染 編輯

星鏈6衛星,實際時長為43秒。
影片速度為實際情況的3.6倍。
2019年 編輯

因擔心光污染,天文學界對計劃中的大量衛星提出了批評。[135][136][137]天文學家稱,可見衛星的數量將超過可見星英語Visible_satellite的數量,並且它們在光學和無線電波長上的亮度都會嚴重影響科學觀測。由於星鏈衛星可以自主改變其軌道,因此無法安排觀測時間來避開它們。國際天文學聯合會(IAU)和美國國家電波天文台(NRAO)發表了正式聲明,對此事表示關注。[138][139] SpaceX代表和馬斯克稱,衛星將產生最小的影響。[140]許多專業天文學家對Starlink v0.9衛星在首次發射後(從運載火箭上部署後不久)的初步觀察提出了異議。[141][142][143][144]在後來於Twitter上的聲明中,馬斯克表示,SpaceX將致力減少衛星的反照率,並將在必要時為天文實驗提供按需方向調整。[145][146]

2020年 編輯

2020年3月20日的報告指出,只有一顆Starlink衛星(編號1130-Darksat)有減少其反照率的實驗塗層,但減小的幅度非常微小,g頻譜的星等僅減小了0.8等。[147][148]

2020年4月17日,SpaceX 在 FCC 提交的檔案中寫道,它將測試減輕光污染的新方法,並為天文學家提供衛星追蹤資料,以「更好地協調他們的觀測與我們的衛星」。[149][150]

2020年4月27日,馬斯克宣佈公司將推出新的遮陽罩,旨在降低星鏈衛星的亮度。[149] 截至2020年10月15日 (2020-10-15)截至2020年10月15日,超過200顆星鏈衛星配備了遮陽罩。2020 年 10 月的一項分析發現,它們僅比 DarkSat 稍微暗一些。[151] 2021 年 1 月的一項研究顯示亮度為原始設計的 31%。[152]

2021年 編輯
2022年 編輯
2023年 編輯

2023年1月,SpaceX 與美國國家科學基金會達成協定,同意減少星鏈衛星對天文界的傷害,例如將衛星降低到肉眼看不見的亮度、移除當衛星經過天文台時所發射的的雷射器等措施。[153]

2023年2月發射了第一批第二代(V2)星鏈衛星。這些衛星被稱為「V2 Mini」,因為它們比稍後將出現的全尺寸第二代星鏈還要小。SpaceX對第二代使用了減光措施,包括使用鏡面將太陽光反射回太空,並且將太陽能板動態調整方向,以便地面上的觀察者只看到其暗面。[154]根據2023年6月發表的一項觀測研究,儘管「V2 Mini」比第一代星鏈大四倍,但在最終的「減光軌道」(brightness-mitigated)中只有第一代亮度的19%。在抵達該軌道之前,「V2 Mini」會比原來亮12倍。[155]

對此,前國立自然科學博物館館長孫維新認為,天文觀測時常需要長時間曝光以獲得資料,馬斯克的聲明及作為無濟於事。[156]

垃圾與碰撞 編輯

對於人們對將數千顆衛星放置在軌道上產生長期垃圾危險的擔憂,SpaceX透過降低計劃中的衛星軌道做了部分緩解。失效衛星預期在幾年內脫離軌道。[157][158][159]然而,碰撞的風險不可忽略,儘管伊隆·馬斯克(Elon Musk)願意按需調整衛星方向,但SpaceX在計劃早期並未移動幾乎快與歐洲衛星相撞的衛星。[160]

根據聯合國和平利用外太空委員會2021年12月披露的一份檔案,中國常駐聯合國維也納代表團在2021年12月初向聯合國秘書長提交普通照會,表示星鏈衛星在這一年先後兩次接近天宮太空站,為此天宮太空站於當年7月1日和10月21日兩次實行緊急避碰操作。[161]不過美方否認星鏈衛星兩次危及中國太空站,隨後中方對美國的表態表示不滿。[162]

國際市場關係 編輯

美國聯邦募資 編輯

星鏈計畫在2021年二月遇到了阻礙。全國偏鄉電氣合作協會英語National Rural Electric Cooperative Association(NRECA)向美國聯邦通訊委員會(FCC)施壓,要求對SpaceX與其他寬頻業者運營的一些補助計畫進行「積極的、強勢的以及全面的」審查。 SpaceX 獲得了8.86億美元的預算批准,在35州的642,925個地區提供服務,作為偏鄉數位機會基金補助款 (RDOF)的一部分。[163]

偏鄉電氣合作協會批評這種預算分配方式,因為星鏈計畫提供的服務範圍包括紐約哈林區,以及紐華克自由國際機場邁阿密國際機場的網路服務,而這些地區並不算是偏鄉。而且,星鏈計畫會使用聯邦通委會的補助款建立基礎建設,無論使用者是否要求使用有接受補助的服務項目。[163] 此外,偏鄉電氣合作協會執行長吉姆‧曼森(Jim Matheson)對星鏈計畫與該組織一起獲得補助一事表達不滿,他認為星鏈技術還沒有成熟到可以請領補助的程度。星鏈計畫最為人詬病的缺點就是它仍在測試階段,且是一項尚未被證實可行的技術。[164]

印度政府審批 編輯

2021年11月初,星鏈在印度登記營業項目,並開始廣告宣傳。根據印度政府說法,調查星鏈已開始預售網路服務的案子。11月底,印度政府提醒民眾,勿訂購使用該服務,因為其尚未取得在印度的營運執照。[165]

中國大陸防火長城 編輯

2018年2月22日當發射了兩顆測試衛星後,環球時報主編胡錫進說,防火牆早晚會因通訊技術的發展而失效。意味著中華人民共和國政府應逐漸減輕依賴,一旦決口後果將不堪設想。但這樣的說法在加州州立大學多明格斯山分校資訊系統學教授拉里·普雷斯(Larry Press)眼裡,可能性基本為零。其表示根據星鏈的原理,使用者端要在屋頂上收發訊號,裝置很容易被發現。而其次中華人民共和國有能力攻擊這些衛星,很難想像SpaceX公司會冒這種風險,畢竟星鏈終究是考慮營運成本的裝置供應商。若談妥向中國大陸發射訊號並收取網費,那也肯定是經過北京所控制的地面站伺服,故網友即便透過特殊管道取得海外版也只是廢鐵一塊。[166]

2022俄烏戰爭介入 編輯

 
基輔市長與其兄弟檢視發放給士兵的通訊模組

俄烏戰爭爆發前夕,前線獲得了星鏈的幫助,這使得烏克蘭在情報與宣傳戰上獲得優勢,並在組織抵抗俄軍上發揮了重要作用。[167]烏軍還利用星鏈操控無人機、無人艇打擊俄軍[168]。馬斯克也證實星鏈系統被當做攻擊目標。[169]

2022年9月,馬斯克拒絕啟用克里米亞地區星鏈衛星通訊服務,致使烏克蘭未能成功偷襲俄羅斯黑海艦隊[168]。10月14日,馬斯克在Twitter發出多篇帖文說,公司無法無限期資助烏克蘭的星鏈網路服務。他說,公司已花費8000萬美元維持星鏈網路在烏克蘭運作,預計到今年底,費用將超過1億美元。早前有美國傳媒報道,馬斯克要求美國五角大樓支付烏克蘭的星鏈服務費用。[170]報導中也提到,美國、法國、波蘭的政府有購買或贈送這些星鏈裝置和服務給烏克蘭使用。[171]之後馬斯克又不再要求付款,表示已提供烏克蘭25300台終端裝置,其中只有10630台有收服務費,[171]除外,歐盟也正在考慮為烏克蘭的星鏈服務支付費用。[171][172]與此同時,10月馬斯克在接受金融時報訪問時,承認其在為烏克蘭提供星鏈服務時,有收到來自北京政府的施壓——中華人民共和國當局除了明確不歡迎他在烏克蘭提供星鏈網路,也要求他承諾不會也向中國大陸境內提供同一服務。[173]不過,中華人民共和國軍方似乎極為重視,深入研究星鏈對戰爭的革命性突破[174],該系統其抗干擾以及安裝方便,也被其他國家的軍事分析人員讚譽[175]

儘管如此,馬斯克在2023年的更新中,限制了星鏈跟軍用系統連接[176],SpaceX總裁兼營運長格溫·肖特威爾在接受採訪時表示SpaceX 正在為烏克蘭提供星鏈服務,用於人道主義應用,甚至一些通用的軍事通訊也是可以接受的。「我們知道軍方正在使用它們進行通訊,這沒關係。但我們的目的絕不是讓他們將其用於進攻目的」。[177] 在星鏈的服務條款中也標示不可用於軍用,因為其將會受到美國出口管制法律(如:國際武器貿易條例)的約束[178]

與星鏈相似的服務或競爭者 編輯

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外部連結 編輯