【科技随笔】乌俄战争与Starlink 星链计划

乌俄战争

自二月底乌俄战争爆发至今，全世界正在经历许多惊滔骇浪的大事，许多人说过比特币是数位黄金、避险资产等等理论，我想在这次也经历了一轮验证，以目前的加密货币市况，别说避险工具了，市场甚至还把它当作风险资产，遇到情况不明朗时，投资人们该提款的提款逃难的逃难，韭菜们也都割肉跑光光了吧。我写了一篇文章，解释了双币投资背后的原理与风险，如果对于最近市况有想要抄底的，做足功课或许可以考虑使用「双币投资」的策略来做多。

回归正题，由于乌俄战争的爆发，乌克兰当地的固网骨干被俄罗斯炸毁，导致乌克兰许多城市的网路通讯都出现严重问题，图为乌克兰第二大城市卡尔可夫在战争爆发前后的网路连接状况。

担忧乌克兰会不会被断网，乌克兰的副总理兼数位转型部部长米哈伊洛·费多罗夫（Mykhailo Fedorov）在推特上要求SpaceX 的创办人Elon Musk 在乌克兰启用Starlink 服务与设备供应。

而后续也获得Elon Musk 的正面回应，宣布Starlink 已经开通在乌克兰地区的服务，并且正在运送更多的接收器设备到乌克兰。

也不知道SpaceX 是用什么快递服务，才隔两天3/1 乌克兰就收到设备了…

如同上次东加王国因海底火山爆发而被摧毁的网路通讯，SpaceX 也曾出手至该地架设Starlink基础设施，协助当地恢复网路服务，这些设备架起来连上卫星后，快速地协助了乌克兰部分地区恢复网路通讯，就让我很好奇，所谓的卫星通讯上网背后的运作原理大概是什么，以及SpaceX 正在实行的星链计划最终目标是什么，这样的技术可能会为人类文明与生活取得什么样的突破呢？

星链计划

星链（Starlink）是太空探索技术公司SpaceX 于2015由执行长Elon Musk 发布的计划，它的目标大概是开发出「全球卫星网际网路系统」，透过发射一堆低轨道卫星，让全球都涵盖在卫星能够接收的范围内，这样的好处是能够提供不受地面基础设施限制的全球网路，那么那些基础设施还很不发达的地区，或是因为一些原因导致网路中断，都能够藉由卫星进行正常通讯，如此一来全世界所有人都能在任何地方连上网路。

星链计划看起来好像还离我们生活蛮遥远的，这个计划听着也很像未来科技不会那么快实现，但事实上自2020年底开始就已经在美国正式开始提供服务，并陆陆续续将服务范围推广到全世界，到文章撰写的当下已提供29个国家使用，其中包含受海底火山喷发影响的太平洋岛国东加，以及受俄罗斯入侵的乌克兰，他们的目标是在2027年底完成大约12,000颗卫星的部署，现在已经发射1,791颗卫星了。

这12,000颗卫星会分别发在不同一个轨道上，其中约7,500 颗在340 公里轨道附近，约1,500颗在550 公里轨道，约2,800 颗在1,150 公里轨道附近，虽然它们同属低轨道卫星(低轨道卫星的定义大约是距离地面2,000公里以下)，但不同高度的卫星由于涵盖范围大小与卫星本身的设计不同，负责的事项自然就不太一样，通常越高空的卫星发射的波段就越高频率。完成这个阶段后，下个阶段预计还有30,000颗卫星，最终用这42,000颗卫星组成星链，覆盖整个地球。

我想对马斯克而言，这个目标或许只是他的一小步，毕竟对说好要去殖民火星的他来说，这套系统如果可以运用在火星等等的太空环境中，那么在火星的网路通讯、火星与地球沟通甚至整个太阳系内部通讯或许都会是一大进展。

这里分享一个还蛮酷的网站，可以追踪Starlink 所有卫星的即时位置与全球目前服务范围等资讯，网址连结： https://satellitemap.space/

通讯卫星

若要非常简单理解什么是通讯卫星的话，可以想像通讯卫星就是把原本架在你家大楼屋顶的基地台，改成架在太空之中做类似的事情，而用距离地球多远可以将卫星分成三大类：

1. 同步轨道卫星(Geostationary Earth Orbit, GEO)，指的是地球赤道面上方35,786 公里以外的卫星，在这轨道上运行的卫星绕地球运行一周的时间和地球自转周期相同，也就是在你头顶的卫星就会一直在你头顶，由于涵盖地面较大传送的距离比较远，只要三颗卫星就足以涵盖整个地球，在通讯上大约会有250 毫秒的通讯延迟。

2. 中轨道卫星(Medium Earth Orbit, MEO)，指的是地球赤道面上方2,000 至35,786 公里之间的卫星，在这轨道上运行的卫星绕地球运行一周的时间均小于24 小时，最短周期（对于最低MEO 高度的圆形轨道）可以到2 小时，这个范围内通常都是导航卫星，像我们日常使用的全球卫星定位系统(GPS)就属于这个范围，通讯延迟时间大约有100 毫秒。

3. 低轨道卫星(Low Earth Orbit, LEO)，指的是地球赤道面上方2,000 公里以下的卫星，卫星绕地球运行一周的时间在128 分钟以内，这个范围内除了有观测卫星以及本文提及的通讯卫星，太空人出太空任务的国际太空站也都在这个范围，所以才会看到2021 年12 月初中国抗议他们的太空站已经发生两次差点被美国的卫星撞到的事件，如果像星链计划那样要发数万颗卫星，没有管理好的话我们可能有机会看到卫星相撞呢，而在这个轨道上的卫星随着距离越高，通讯延迟最多大概也不会超过20 毫秒。

通讯卫星的好处就是覆盖的范围变得很大，可以不再局限在房子周围，较偏远人烟稀少的地方或是高山上，原本若要拉一条光纤的成本会非常高昂且效益低下，就可以改成在骨干网路与要连接的地方各放置一个地面接收器，再利用通讯卫星来连接两处，这样所费的成本就会很低。

因为距离拉远了，越高轨道的卫星在资讯传输上会有些微的延迟，短时间在技术上不会比光纤网路快，且因为基地台架在太空中难以维护，通常花很多钱但寿命却比较短，另外基地台要发射较高频率来与通讯卫星沟通，高频的东西穿透力就很低，看了一些国外实际架设的例子，有人说连树枝都会干扰讯号，所以一般拥挤的都市要使用通讯卫星的话效益不高，但欧美地广人稀或许是非常好的市场吧。

星链如何运作

前面讲了这么多，所以星链是怎么运作的呢？

星链计划设计了两种「链路」，目前提供的服务都属于第一阶段，连接方式是透过一颗通讯卫星串联两个地面接收器，其中一边是用户，一边是网路服务供应者，如下图所示：

在第一阶段，用户发送请求会经由一颗通讯卫星转发到离用户最近的地面接收站，再由接收站连接到网路服务提供者，而获得伺服器回应后又会按照原本的路线让用户收取资料，一看便知这样的方法一定不可能比直接接入光纤快，由于地面与卫星再传递资讯时都会有延迟，这样一来一往的沟通会多出至少4 段额外的通讯延迟时间。

星链计划第二阶段的「链路」，除了第一阶段的方式以外，还能让卫星与卫星之间传递，这样一来讯号可以打到更远的地方，不会局限在小区域范围内，示意图如下：

这个第二阶段方案看起来好像跟第一阶段没差多少只差在卫星之间的通讯，但这可是星链计划最核心的部分，这些网路服务请求与回应会在真空的环境下对卫星之间进行高速通讯，由于真空光速是光纤光速的1.4至1.5 倍之间，所以若进入到这个阶段以后，或许可以达到比传统实体光纤网路更高速的网速体验，这里附上Tech Vision 讲述有关星链计划将如何让网际网路与通讯技术更上一层楼的影片。

结语

在查询相关资料时，发现有些人会将通讯卫星定义为6G网路，却又有反对派认为它根本不会是下个网路解决方案，所以不应该被定义为6G网路，我个人认为以现阶段的roadmap 看起来，确实要达到比光纤更快速的通讯应该是不太可能的，但若是十数年后真的发了一堆密密麻麻的低轨道卫星，那么获得真空光速的加速，全球通讯一定会迈向下一个新阶段。

星链计划的便利性会让我们失去一些东西，要知道发射大量卫星其实会产生光污染，这些低轨道卫星都是可见卫星，它们会反光又要发射电波，这些光害和电磁波就会严重影响到天文学观测，未来的下一代，他们从小抬头看到的天空将不再只有星星月亮，还会看到许多卫星穿梭在天际，我想这些议题也是蛮值得讨论的。

最后，谢谢你在百忙之中愿意抽空来花时间来看我的文章，如果还喜欢这些内容的话希望能获得你的追踪及支持，也欢迎点此连结在其他平台找到我。

下次见噜o((>ω< ))o~

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