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2024年8月6日14时42分，我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭，成功将千帆极轨01组卫星发射升空，18颗千帆星座（“G60星链”）首批组网卫星划破苍穹顺利进入预定轨道。备受瞩目的中国版“星链”终于拉开了组网建设的帷幕，意味着中国的卫星互联网在商业化和产业化布局方面迈出了关键一步。
低轨卫星的应用布局
低轨卫星是指在距离地球表面约160公里到2000公里之间轨道上运行的卫星。相比高轨道卫星，低轨卫星在发射成本和实现全球覆盖等方面具有明显优势，并且具有较强的抗毁性、低传输延时性和低功耗链路等特点。将平板式高通量宽带通信卫星布局在低轨，能够提供大带宽、低时延、高质量、高安全性、全球覆盖的卫星互联网服务。
由于地球轨道空间的轨位和频率资源是有限且不可再生的，随着低轨卫星星座的发展，以及一些大规模星座计划的实施，低轨卫星的应用越来越受到关注。常见的低轨卫星应用包括卫星通信、导航增强、地球观测等领域。例如，一些低轨卫星星座计划旨在为全球消费者提供廉价、快速的宽带互联网服务，以补充或扩展地面网络的覆盖范围；在导航领域，低轨卫星可与中高轨卫星形成优势互补，实现对导航定位的精度、完好性、可用性的全面增强等。
多个国家和企业都在积极布局低轨宽带星座。比如，SpaceX 公司的“星链”计划发射约4.2万颗通信卫星，其中部分将部署在近地轨道，组成覆盖全球的高效卫星通信网络。此外，英国 OneWeb、加拿大电信卫星公司 Telesat、跨国企业 SES 的 O3b 星座、波音、三星等的互联网星座计划也在推进中。
加快建设我国卫星互联网，一方面是缩减数字鸿沟的重要举措，作为地面通信网络的有力补充，卫星互联网将成为解决‘无互联网’问题的重要方式。另一方面，其在应急通信、公共安全、海洋科考等行业应用场景需求突出。此外，卫星互联网也成为各国抢抓6G发展先机的重要手段。卫星互联网是6G网络架构重要环节，将开启并引领下一轮通信板块基础设施建设，成为实现6G泛在通信愿景的重要支撑。
我国万星星座计划
千帆星座（G60星链）由上海市政府支持、上海垣信卫星科技有限公司等企业主导建设。该工程于2023年启动，是一个包括三代卫星系统的全频段、多层多轨道星座设计，计划通过15000颗卫星向全球用户提供低延时、高速率及高可靠性的宽带卫星互联网服务。这18颗星是其一代卫星的第一批次发射。该批次卫星采用上海格思航天自主研发的可堆叠型平板卫星平台，每颗卫星重300kg。根据计划，“G60星链”今年将发射108颗星，2025年年底实现648颗星的区域网络覆盖，2027年年底提供全球网络覆盖，最终在2030年前实现约1.5万颗卫星组网，提供手机直连等多业务融合服务。与之对应，G60星链计划分三代系统，第一代系统采用透明转发TP模式，将率先为我国境内和“一带一路”的陆地/近海提供服务。第二代系统采用星上转发（OBP）模式，除了延续透明转发的能力，还具有星上处理能力，可向全球陆地/海洋/空中全域提供服务。第三代系统设计规模约1.5万颗星，可实现多业务、多层组网部署，实现全球区域星地融合。
除了G60星链，我国还规划了两个“万星星座计划”，分别是“GW星座”，由中国卫星网络集团有限公司（中国星网）牵头，计划打造一个由1.3万颗卫星组成的中国星链主体；另一个是Honghu-3（鸿鹄-3），根据上海蓝箭鸿擎科技有限公司向国际电信联盟提交的预发信息文件显示，该星座计划在160个轨道平面上发射共1万颗卫星。与GW星座发射了两颗试验星和Honghu-3星座尚在规划中相比，G60星链此次发射18颗卫星，迈出了商业化的重要一步，无疑成为我国低轨卫星发展史上的里程碑事件。
发射万星星座的关键技术
按国际电联（ITU）规定，申请到卫星频轨资源后，需要在2年内完成10%的卫星部署，5年内完成50%，7年内完成全部部署。垣信计划到2030年底前完成G60星链15000颗卫星组网的建设。马斯克的星链发射高度依赖猎鹰九号的重复使用，花了5年多时间到目前也只发射了6000多颗星。那么，我们有能力在规定时间内完成数万颗卫星的发射吗？其关键在于火箭的复用，即可回收火箭。如果卫星都用一次性火箭发射，不仅需要巨大的火箭产能，其成本也将是不可承受之重，以致服务失去竞争力。通过回收并重复使用火箭的一级和二级部分，可以降低发射成本、提高航天任务的经济效益和可持续性。回收后的部分经过检查、维护和修复后，可以再次用于后续的发射任务，减少了制造全新火箭部件的需求和成本，因此可回收火箭是巨型星座商业化的唯一选择。
实现火箭一二级回收需要解决诸多技术难题，如发动机的推力调节、多次点火和关机控制、精确的导航和制导系统、火箭结构的可靠性和耐用性等。马斯克是真正实现火箭回收复用的第一人。猎鹰九号、重型猎鹰助推器回收已经非常成熟。复用最多的助推器已经实现了22手复飞。那么SpaceX是如何实现猎鹰9号火箭回收的呢？与传统的火箭不同，猎鹰9号火箭是一种两级火箭，它的第一级火箭由九台梅林发动机组成，每台发动机都可以独立控制推力输出，使得火箭在上升过程中能够进行精确的姿态调整和轨道修正。在发射过程中，一级火箭的任务是将二级火箭和有效载荷推送到高空。在达到预定高度后，一级火箭与二级火箭分离，二级火箭继续将有效载荷送入轨道，而一级火箭则开始其回收之旅。传统火箭的一级火箭在完成任务后通常会坠入海洋，而SpaceX的火箭则通过自主导航系统返回预定回收地点。
2024年6月6日，SpaceX 的星舰（S29+B11）进行了第四次试飞，一级外圈有1台发动机未能正常启动，但由于设计时有3台发动机左右的冗余，仍可正常飞行，随后推迟了一级停机时间，返回途中虽然也有1台发动机未能启动，但一级最终在墨西哥湾成功溅落回收。发射约47分钟后，星舰开始重返大气层，约62分钟后高度下降至33km以内，脱离通信黑障区，代表星舰成功扛住了大气剧烈的摩擦。最终溅落在印度洋，其发动机在翼面竭力调整至良好的姿态后重新点火，并实现悬停，降落至海上，实现了本次超重型助推器和星舰飞船的可控再入，承受住地球大气层的高温的预定目标，即一二级全部实现可控回收。
SpaceX在火箭回收复用方面的领先地位一时无法撼动。所幸，我们的可回收火箭亦有相当进展。2023年11月2日，双曲线二号验证火箭在中国酒泉卫星发射中心开展垂直回收试验，这是中国首次实现液体火箭全尺寸一子级（相当于一级火箭）的垂直起降与重复使用飞行试验。2024年6月23日，航天科技八院抓总研制的可重复使用运载火箭在酒泉完成了国内首次10公里级垂直起降飞行试验，为后续70公里级垂直起降试验及2025年实现4米级重复使用运载火箭首飞奠定了技术基础。值得一提的是，此次试验采用了民企九州云箭研制的三台深度变推液氧甲烷“龙云”发动机。
同时，“一箭多星”发射未来可期。数万颗星的星座计划，对于火箭运输和卫星制造来说，无疑都是场极大的考验。为大幅提升卫星大规模发射效率、降低发射成本，上海垣信在尝试“一箭18星”之后，后续还将探索“一箭36星”“一箭54星”，最终构成“千帆星座”。“一箭多星”发射的关键之一，是如何把大小不同、形态各异的卫星“塞”进火箭。“一箭多星”需要解决不同大小、不同种类的卫星在整流罩内的布局问题。卫星上天离开箭体后，如何多次分批地将卫星送到不同轨道，也是值得关注的关键点之一。设计团队要考虑卫星不同的解锁方式和分离能源所带来的运动偏差。
卫星互联网会取代移动无线网吗
卫星互联网的总体建设和运营成本更低。然而，在商业回报上，地面通信网络的回本会更快。实际上，卫星互联网和5G，并不是简单的替代关系。按照马斯克的设想，星链不是抢5G的生意，相反，星链可以更好地为那些5G基站覆盖不到的偏远地区提供通信服务。即使国内的互联网大潮已经红红火火发展了20多年，但至今全球仍有超过70%的地理空间、涉及30亿人口未能实现互联网覆盖，传统地面通信骨干网在海洋、沙漠及山区偏远地区等苛刻环境下铺设难度大且运营成本高，通过部署传统通信骨干网络在互联网渗透率低的区域进行延伸普及已存在现实障碍。
这意味着，5G和卫星互联网有着各自的分工：5G适合为城市等人口密集区提供通信服务，卫星互联网适合为偏远的野外、海上等人口稀疏区提供通信服务。卫星互联网与地面的5G通信可能有更好的结合：卫星互联网可以做全球地面通信的骨干网，取代昂贵且极难建设的海底光缆等通信基础设施；此外，其低延时的优势，还能应用于金融领域，为时间敏感用户提供全球长距离数据传输。同时，卫星互联网不只是生意，更是国家安全实力的一部分。
5G的真正的“替代者”可能是6G。星链替代不了5G，但也不能轻视它，因为它很可能是未来6G的一部分。天地一体化是6G的一个重要方向。随着5G的广泛应用及人工智能的发展，各种低空经济设施如民用飞机、无人机和航天器将在天空运行和驻留，而今天以地面为主的通信网络无法为这些设备提供可靠的通信，卫星互联网则可以较方便地为这些飞行设备提供通信网络。
实现卫星互联网突破和持续发展的重点，在于全方位的应用。星河动力董事长刘百奇算过一笔账，假设国家发射1万颗卫星，低轨通信卫星目前国内平均造价为3000万元，硬件投入已超千亿元。以业内经验性的“10倍理论”来看，卫星形成的应用市场规模通常是硬件投入的10倍以上，因此下游应用理论上可以轻松实现“万亿级市场规模”。
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