近日晚间，有市民发现在奥体中心一带的夜空中出现了几十个串起来、闪着暗光的“珍珠”，专家为你揭秘其背后的秘密。
7月17日晚，在北京的奥体中心一带，有细心的市民发现在夜空中出现了几十个闪着暗光的小亮点，他们首尾排列成一行，整齐划一地在星空之中穿行，好似被细绳串起来的珍珠。后经权威专家确认，这些夜空中的不速之客，正是马斯克麾下的SpaceX公司于7月16日发射的G5-15批次共54颗V1.5型星链卫星。
▲7月17日晚，在北京的奥体中心一带，有细心的市民发现排成一排的小亮点在夜空中出现（视频截图）
据统计，星链项目的发射活动异常频繁：7月还未结束，SpaceX就已经在本月完成了四次发射，将四批共颗星链卫星送入太空。这些小家伙们也开始频繁地出现在不少城市的夜空中。目前杭州淳安县、贵州铜仁净梵山、浙江台州均有网友或天文部门观测到。此外，本月在美国洛杉矶、孟加拉国迪纳杰布尔，也有网友观测到星链造访。
SpaceX推动星链项目的目的，是为了构建一套天基互联网星座系统，作为一个人造卫星技术和互联网应用技术深度融合的领域，这种由人造卫星构成的互联网系统背后又有着哪些些不为人知的故事呢？
将互联网建到太空中去
在科技迅猛发展的当下，我们早已习惯了互联网带来的种种便利，而这是建立在复杂的移动通信网络基础设施之上的。根据年中国无线接入网行业研究报告显示：一座4G网络基站的建设成本约为20万-25万元，而一座5G基站更是高达36万元。未来我国规划中的5G网络基站将达到万座。可以想见，能够覆盖全国的基站网络，所耗费的建设成本将是一笔天文数字！
▲中国电信湖南公司在十八洞村建设的5G基站（图片来源：澎湃新闻）
这显然不是每个国家都能承受得起的。为了实现互联网的全球覆盖，人们开始在太空中寻求解决方案：即在近地轨道组建由通信卫星构成的太空互联网。国内某高校一位长期致力于通信卫星研究的专家对记者说：“卫星互联网主要优势是覆盖范围广，可以服务全球。尤其是中低轨道卫星互联网，能实现全球包括海洋在内的均匀覆盖。”而马斯克正是看到了太空互联网巨大的市场前景，在年正式提出了星链计划。
其实早在互联网时代以前，人造卫星就已经是通信行业重要的参与者。年，苏联成功将第一颗人造卫星送入太空，就间接开启了人类利用卫星进行实时通信的新时代。
此后的几十年间，通信卫星不仅成为电话、导航和电视直播业务的主力军之一，还向数据和多媒体通信领域大举扩张。这一时期，首次实况转播体育赛事的美国“辛康-3”号卫星、由“国际通信卫星组织”发射的“晨鸟”号卫星，以及为我国首次实现电视信号转播的“东方红2”号卫星都是这一时期的代表作。
▲正在进行总装的美国电星-1号试验通信卫星（图片来源：诺基亚贝尔实验室）
很快，为了进一步满足卫星信号的覆盖需求，人们开始向太空批量发射卫星，多颗卫星在太空协同工作，组成卫星星座，能够为地面提供不间断的通信服务。
在光缆和现代移动通信基站被普及之前，人类的移动通信业务主要是通过通信卫星来实现的，据美国忧思科学家联盟全球在轨卫星数据库显示：星链项目上马前，全球共有颗通信卫星在轨运行。而这些通信卫星一般被发射到中地球轨道或者地球静止轨道运行的。
▲低轨道、中轨道与地球静止轨道卫星运行示意图（图片来源：LTTBusinessConsulting）
在地球静止轨道上，绕地球转动速度与地球自转速度相同，卫星相对地表某地点是静止不动的，故而又被称为“同步卫星”或“静止卫星”。由于这类卫星天线波束覆盖面积非常大,因此在同步轨道发射少量卫星，组成一个卫星星座，就可以实现信号的全球覆盖。
另外，这类卫星在天空中是静止不动的，地面的信号接收天线只需要固定地对准卫星的方向即可接收持续不断的信号，这也节省了地面设施的建设与运维成本。
当然，这种卫星的缺点也十分明显：由于地球同步轨道距地面高度超过3万公里，信号传输到地面的距离较长，信号延迟超过了毫秒，经常造成很大不便。同时，一颗地球静止通信卫星的制造与发射成本也非常高。
相比之下，中地球轨道距离地面要更近一些，位于距地面-公里之间，人类早期发射的部分通信卫星就运行在这个轨道区间内。由于卫星距离地面较近，信号延迟要比地球静止通信卫星更低，在互联网时代，中地球轨道通信卫星提供的传输速度甚至可以与地面光纤媲美。
但很快人们就发现了其中的问题，以美国的电星-1号为例，它的轨道周期与地球的自转周期并不一致，卫星相对地面是运动的，这就使得信号持续传输给地面变得非常困难，地面天线必须时时转动方向才能对准相对运动中的卫星，人们为此花在地面设施上的成本就显而易见地高。
为了尽可能地扬长避短，传统的通信卫星星座基本都是由中地球轨道与地球静止轨道卫星相结合组成的，我们耳熟能详的美国“全球定位系统”(GPS),以及我国的“北斗卫星导航系统”都是这样构成的。
“铱星”项目：生错时代的开拓者
随着互联网科技发展的不断深入，人们在日常生活中对网速的要求越来越高，地球静止轨道卫星由于自身信号高延迟的特点，自然无法企及地面基站和光纤所能达到的数据传输速度。中地球轨道卫星虽然信号延迟小了很多，但依然无法完全满足通信供应商对于网络的需求。既然卫星轨道距离越低，信号延迟就越小，那么能不能把运行轨道进一步降低，下探到公里以下的低轨道区域呢？
低轨道这一区域又可以进一步被分为三层：公里左右的低层，公里左右的中层，以及1公里左右的上层。在这一区域，卫星的延迟信号能降低到25毫米以下，信号传输效率能够得到极大改善。不过也因为轨道更低，从地面看这些卫星，通常是匆匆划过天空，地面天线需要更加频繁地转动方向对准卫星，只有大幅提高卫星的数量，才能保证信号传输的持续性。因此，低轨道通信卫星星座通常都拥有规模庞大的卫星群。
▲美国国家航空航天博物馆展出的由备件组装的铱星（图片来源