明日情报■“长征”系列火箭发射国际低轨卫星星座的思考在高轨卫星市场日渐饱和的今天

在高轨卫星市场日渐饱和的今天，中低轨小卫星星座已成为航天产业发展的新增长点。自1997年起，美国铱星公司发射了66颗用于手机全球通信的人造卫星，成为20年前最著名的卫星星座之一。近年来，随着卫星通量及制造技术的大幅提升，使用众多中低轨道卫星实现通信、对地观测的公司日渐火爆。中低轨卫星星座因其距离地面近、通信延时小的特点，可以在机载互联网、发展中国家互联网接入、灾害检测等多方面发挥独特作用，也催生了国际上一大批低轨卫星星座服务供应商。
一、国际低轨卫星星座布局情况
【明日情报■“长征”系列火箭发射国际低轨卫星星座的思考】卫星星座是指由一系列绕地小型卫星组成的、以实现特定应用为目的的卫星群，国际上通常将质量小于500kg的卫星称为小卫星。与传统的同步轨道卫星相比，组建星座的小卫星通常在中低地轨道（LEO、MEO）绕地球飞行，在卫星之间、星地之间形成通信网络。根据德国宇航研究院（DLR）的文献资料，在2017年全球发射（含失败）的452颗卫星中，质量在500kg以下的占73% ，其中以通信、遥感为应用背景的低轨星座发射为主。 2017年全球发射卫星数量分布如图1所示。

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图12017年全球发射卫星数量分布
目前，业界对低轨星座的增长态势同样持积极态度，如欧洲咨询公司（Euroconsult）预计，在2018—2027年将有超过7000颗卫星需要发射，是前10年实际发射数量（1200颗左右）的近6倍，相当于157亿美元的产值。按照应用类别分类，这些星座中50%为通信星座， 20%为对地观测星座，剩余30%涉及物联网、机械通信、自动辨识系统等工业信息技术应用。
1．通信卫星星座
美国一网公司（Oneweb）和太空探索技术公司（SpaceX）的2个大型通信卫星星座共计划发射至少3200颗卫星，占据通信卫星总数的90% ，国际四大通信卫星运营商也纷纷布局低轨卫星通信星座。
Oneweb公司的星座计划。 Oneweb公司是2012年创立的全球通信公司，其卫星星座计划由650多颗低地轨道卫星组成，最终实现全球无缝接入互联网，大幅降低网络信号延迟的愿景。星座1代将包含648颗卫星，每颗质量约150kg；星座2代将多达2000颗卫星。该公司已于2019年2月27日成功发射了6颗宽带卫星， 2020年底前还将依托欧洲阿里安航天公司（Arianespace），使用“联盟”号火箭发射20次，每次至少将34~36颗卫星发射到500km轨道高度，最终达到客户演示服务所需的超过648颗卫星，在2021—2022年提供完整的全球商业覆盖。 Oneweb公司的星座计划概念如图2所示，已执行任务及未来任务规划见表1 。

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图2Oneweb公司星座计划概念图
表1Oneweb公司已执行任务及未来任务规划

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SpaceX公司的星链计划。星链计划是SpaceX公司在2015年提出的天基互联网通信计划，计划在2020年开始商业化运营。该计划与Oneweb公司的主营业务互为竞争关系，但卫星数量更大。 SpaceX公司总裁马斯克称，将用12000颗卫星为全球人类提供颠覆性卫星通信业务。按照计划，初期的400颗卫星部署后， SpaceX公司即可开始提供服务，在2021年部署完800颗卫星后可满足北美地区的天基互联网需求。当超过4000颗卫星被成功部署后，剩余的7518颗卫星会被陆续发射至340km高的超低轨道，以完成在全球空间无死角Wi-Fi覆盖。目前，已经发射的卫星包括2颗试验星及60颗卫星，分别在2018年3月和2019年5月由“猎鹰”9号运载火箭发射。首批60颗卫星采用批量生产，质量为227kg ，后续发射的卫星质量为386kg 。 SpaceX公司已执行任务及未来任务规划见表2 。