使用低軌道衛星進行連接和傳輸數據,以服務于民用、國防和安全等目的,已成為許多國家優先選擇和投資研發的重要方向。其中,以美國和中國最為突出。那么,什么是低軌衛星?其優勢何在?中美在該領域的競爭潛力如何?對地區又將產生哪些影響?這些問題正受到輿論廣泛關注。
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低軌衛星及其優勢
低軌衛星(Low Earth Orbit Satellite,簡稱LEO)是指一組被發射至距地面約180-2000公里之間軌道的人造衛星(遠低于地球靜止軌道衛星GEO,距地面約30000公里)。根據《麻省理工科技評論》(MIT Technology Review)-美國具有全球影響力的科技雜志,低軌衛星被列為2020年世界十大突破性技術之一。這項技術在軍事、安全及民用等領域具有巨大潛力。
在軍事領域,低軌衛星可用于偵察、監視、定位、預警、通信、導航、云計算及在地面互聯網服務缺失地區執行其他任務。在安全領域,低軌衛星能提供高速互聯網工具,使一國可以滲透另一國的安全系統,反之亦然。在民用方面,其可用于通信、交通、應急響應、公共安全、氣象水文監測、科學探索、經濟發展等多個社會服務領域。
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近年來,世界多國紛紛加大對此項技術的投資與發展,尤其是美國、中國、俄羅斯、歐盟、印度、加拿大、日本和韓國。但實際上,至今只有十余家大國企業涉足該領域,包括美國的Starlink、Project Kuiper;中國的中星集團、Spacesale;英國與印度的Eutelsat OneWeb;歐盟的IRIS;加拿大的Telesat等。目前,全球在軌衛星近7000顆,其中約6000顆為低軌衛星,美國擁有約5000顆,中國約為600顆。
研究人員指出,相較于其他傳輸技術,低軌衛星具有以下顯著優勢:(1)可在地球任意位置提供互聯網服務,特別是偏遠、山區、海底等傳統網絡無法覆蓋的區域;(2)具備高精度定位功能,能增強傳輸穩定性并獲取高質量圖像;(3)服務成本相對傳統互聯網更低。當然,低軌衛星也存在一些不足,如:傳輸速度可能中斷并受地磁風暴影響;衛星壽命較短(5至7年);若無妥善回收處理,或將加劇太空垃圾問題;信息安全性低于光纖網絡。為應對這些問題,相關服務商正在推進穩定傳輸升級、提高衛星“云”密度、加強信息安全保障以及制定衛星回收計劃。
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實踐表明,低軌衛星不僅在應對非傳統安全挑戰方面發揮重要作用并挑戰光纖互聯網服務地位,還被廣泛用于軍事領域。比如,美國在颶風期間借助低軌衛星,氣象部門能收集風速及全球大氣數據、識別風暴結構和動態,并服務于救援與災害恢復工作。
2020年,埃隆·馬斯克旗下的SpaceX與美國空軍簽署合同,試驗加密低軌衛星互聯網服務,合同金額約2800萬美元;五角大樓與SpaceX還啟動“黑杰克”項目,投資近1.5億美元,用于導航、集成、通信和信息傳輸等任務,從而助力美國軍隊掌握全球態勢,開展靈活作戰并高效運用無人機。中國方面,華為公司已成功試驗發射低軌衛星并取得積極成果,當前正加快構建低軌衛星系統,力圖在多個領域廣泛應用。
中美在低軌衛星發展方面的實力與競爭
數據顯示,美國在衛星研發領域處于全球領先地位,尤其在低軌衛星方面優勢明顯。其全球互聯網項目旨在打造超高速衛星互聯網網絡,趕超4G、5G和ADSL/光纖地面通信基礎設施。美國政府正在完善法律框架和技術基礎設施,并出臺吸引科學家參與,鼓勵私人資本投資低軌衛星的計劃。此外,美國還積極支持盟友發展低軌衛星,例如:與菲律賓合作開展“網絡衛星激勵計劃”;與歐洲航天局(ESA)及日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)共同開發人類觀測數據;支持韓國部署低軌衛星網絡技術;為烏克蘭軍隊提供Starlink服務等。研究認為,這將進一步鞏固美國在經濟與軍事領域的全球領導地位。
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中國近年來也加快了對衛星,尤其是低軌衛星的投入,包括:出臺系列政策優先發展空間基礎設施;設立專門機構管理衛星集群(如中國航天科技集團、中航科工集團、三線衛星技術公司等);加大研發投入,開發新產品,改進現有技術、流程與服務;擴展高容量衛星通信網絡;推動政府與私營企業之間協作無縫化。
針對中國的投資動向,美國電氣電子工程師學會(IEEE)指出,中國在未來可能趕超美國的衛星技術發展速度,成為全球連接競爭中的主要對手。有研究指出,中國部分衛星項目的投資和研發進展已超越美國。盡管具備發展潛力,但在面臨美國技術禁運的背景下,中國需與俄羅斯、法國等國家開展合作,方可在該領域對美形成有力競爭。
對地區的影響
專家指出,誰能率先掌握低軌衛星技術,誰就將在科技競爭,尤其軍事領域占上風。因此,未來中美在該領域的競爭將日趨激烈,并對本地區諸多國家產生影響。
中美兩國加大投資、增強低軌衛星能力,將促進科技創新、通信技術發展及科學技術在生活中的應用;在自然災害中,可為邊遠地區提供光纖網絡的重要補充;也將激勵區域國家參與該領域發展,因為其會帶來潛力巨大。
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首先,這將幫助發展中國家有機會選擇、吸收、應用并推進空間技術和低軌衛星技術;其次,有助于各國參與國際安全、邊境安全、海洋安全等議題的規則談判與制定,維護國家利益;第三,為人工智能、STEM、衛星、航天等高素質人才培養提供契機,并提升國際合作能力,強化信息安全保障等方面的協同能力。
從另一個角度看,科學家們認為,美國憑借先發優勢,可能通過該領域吸引盟友、加強合作,從而在亞太地區擴展影響力,趕在中國商業化及擴大市場之前完成布局。這可能迫使區域國家在美中兩種“生態系統”之間做出抉擇;面臨信息安全控制、技術投入、系統測試運行安全等挑戰;并要應對工業垃圾和環境保護等問題。
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專家認為,低軌衛星的快速發展,已在一定程度上形成由大國和科技巨頭主導的“壟斷”局面。雖然其具備突破性和創新性,但也是大國間戰略競爭的焦點,對軍事行為及社會發展具有重大影響。因此,國際社會希望大國和企業應加強合作,向區域及世界其他國家轉移技術,特別是在全球局勢復雜演變、太空和低軌衛星軍事化趨勢加劇的當下。
與此同時,各國也需未雨綢繆,做好技術迎接準備工作,包括人才培養、基礎設施建設、政策法規制定等方面,并加強國際協作,共同應對低軌衛星發展過程中面臨的種種挑戰。
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