歐洲空間局Sentinel-2衛(wèi)星拍攝的加洲大火 | NASA Earth Observatory

森林大火在加州蔓延，消防指揮官盯著衛(wèi)星傳回的熱成像圖，試圖判斷火勢(shì)走向。但這張圖像已經(jīng)是20分鐘前的了。

20分鐘里，火頭可能已經(jīng)跨過山脊，改變了方向。設(shè)備和人員的部署，全憑這過時(shí)的信息做決策。

這個(gè)困境即將成為歷史。

SpaceX剛剛宣布，商業(yè)衛(wèi)星運(yùn)營商很快就能用上星鏈的激光通信服務(wù)，把數(shù)據(jù)延遲從平均20分鐘壓縮到幾乎實(shí)時(shí)。

聽起來只是個(gè)技術(shù)升級(jí)，但它揭示了一個(gè)出人意料的事實(shí)：絕大多數(shù)人造衛(wèi)星，在絕大多數(shù)時(shí)間里，其實(shí)一直處于失聯(lián)狀態(tài)。

天上的衛(wèi)星，竟然還在用“撥號(hào)上網(wǎng)”

我們習(xí)慣了手機(jī)隨時(shí)在線，很容易以為天上那些衛(wèi)星也是全天候聯(lián)網(wǎng)的。實(shí)際情況恰恰相反。

大部分衛(wèi)星繞地球飛行時(shí)，和地面的通信斷斷續(xù)續(xù)。它們要等飛過地面接收站上空時(shí)，才能把數(shù)據(jù)傳下來，順便接收新指令。就像老式撥號(hào)上網(wǎng)，得等電話線接通那一刻才能收發(fā)信息。飛過去了，信號(hào)就斷了。

人造衛(wèi)星通常只在飛過地面接收站上空時(shí)，才能與地面取得聯(lián)系。

唯一的例外是國際空間站。它享受著美國NASA專門部署的數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星群服務(wù)，能保持近乎不間斷的通信。但那套系統(tǒng)造價(jià)高昂，只為政府任務(wù)服務(wù)，比如空間站和哈勃望遠(yuǎn)鏡。普通商業(yè)衛(wèi)星用不起。

這種技術(shù)代差造成的后果很直觀。野火監(jiān)測(cè)衛(wèi)星FireSat拍到火情，畫面得在衛(wèi)星存儲(chǔ)器里憋著，等飛到地面站上方才能下載。這一等可能就是幾十分鐘甚至幾小時(shí)。

對(duì)森林火災(zāi)來說，每分鐘都可能是生死之別。

激光組網(wǎng)：把衛(wèi)星變成太空路由器

星鏈改變了這個(gè)局面。它本來是個(gè)太空互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，用數(shù)千顆低軌衛(wèi)星給地面用戶提供寬帶服務(wù)。但SpaceX在衛(wèi)星之間加裝了激光通信終端，讓這些衛(wèi)星能相互傳遞數(shù)據(jù)，織成一張覆蓋全球的太空網(wǎng)絡(luò)。

星鏈衛(wèi)星之間通過激光通信織成了一張?zhí)站W(wǎng)絡(luò) | SpaceX

這套激光通信系統(tǒng)的性能相當(dāng)驚人。根據(jù)SpaceX公布的數(shù)據(jù)，單個(gè)迷你激光終端能在4000公里距離上實(shí)現(xiàn)25Gbps的傳輸速度。一部高清電影，幾秒鐘就能傳完。

更關(guān)鍵的是，激光通信不受無線電頻譜管制約束。傳統(tǒng)衛(wèi)星通信用的無線電波段，各國都有嚴(yán)格的頻率分配規(guī)定，帶寬受限。激光走的是光學(xué)通道，理論上可以承載的數(shù)據(jù)量要大得多。

星鏈衛(wèi)星上的激光通信終端 | SpaceX

現(xiàn)在，一家叫“μ子航天”（Muon Space）的創(chuàng)業(yè)公司成了第一個(gè)吃螃蟹的。他們宣布將在自家衛(wèi)星上安裝星鏈的激光終端。裝一個(gè)終端，衛(wèi)星就能保持70%到80%的在線時(shí)間；裝兩個(gè)，就能做到100%全時(shí)段連接。

這意味著衛(wèi)星第一次可以像地面服務(wù)器那樣，隨時(shí)響應(yīng)指令、實(shí)時(shí)回傳數(shù)據(jù)。用μ子航天公司總裁格雷格·斯米林的話說，衛(wèi)星從孤立的飛行器變成了星鏈全球網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)。

從“撥號(hào)”到寬帶，會(huì)發(fā)生什么

這個(gè)轉(zhuǎn)變帶來的影響，可能比我們想象的更深遠(yuǎn)。

最直接的受益者是那些對(duì)時(shí)效性要求極高的應(yīng)用。除了野火監(jiān)測(cè)，還有海上搜救、災(zāi)害評(píng)估、農(nóng)作物病蟲害預(yù)警。過去這些場(chǎng)景下，衛(wèi)星數(shù)據(jù)往往姍姍來遲；現(xiàn)在信息幾乎同步抵達(dá)。

但更有想象力的是那些原本不可能的應(yīng)用。

比如太空直播。歷史上只有載人航天任務(wù)或火箭發(fā)射時(shí)，我們才能看到太空傳回的實(shí)時(shí)畫面，因?yàn)槟切枰R時(shí)動(dòng)用昂貴的中繼系統(tǒng)?，F(xiàn)在有了激光組網(wǎng)，任何裝了星鏈終端的衛(wèi)星都能開直播。高分辨率的地球?qū)崟r(shí)監(jiān)控、連續(xù)的氣象觀測(cè)視頻，技術(shù)上都不再是問題。

SpaceX自家的星艦火箭已經(jīng)在用這套系統(tǒng)。最近的試飛中，星艦在重返大氣層時(shí)全程直播，畫面穿透了包裹火箭的等離子體層，這在以往是不可能的——高溫等離子會(huì)屏蔽無線電信號(hào)，造成黑障。但激光穿透了這道屏障。

星艦第十一次試飛中重返大氣層的畫面，就是通過星鏈衛(wèi)星的激光鏈路傳回來的 | SpaceX

更激進(jìn)的設(shè)想是在軌AI計(jì)算。既然衛(wèi)星能隨時(shí)連上網(wǎng)絡(luò)，理論上可以把它當(dāng)作太空數(shù)據(jù)中心的節(jié)點(diǎn)，在軌道上直接處理數(shù)據(jù)，必要時(shí)調(diào)用地面算力。這能大幅減少需要傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)量，也讓一些對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高的任務(wù)有了可行性。

斯米林用了一個(gè)很精準(zhǔn)的類比：這就像當(dāng)年地面互聯(lián)網(wǎng)從撥號(hào)升級(jí)到寬帶。你知道它會(huì)改變很多東西，但具體會(huì)出現(xiàn)哪些應(yīng)用，當(dāng)時(shí)誰也說不準(zhǔn)。BBS很快就被淘汰了，取而代之的是流媒體、社交網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算，催生出了整個(gè)一代全新的互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。

一個(gè)值得關(guān)注的細(xì)節(jié)

μ子航天公司的第一顆裝配激光終端的衛(wèi)星，要到2027年初才發(fā)射。但他們已經(jīng)拿到了不少商業(yè)訂單，其中一個(gè)客戶的身份耐人尋味：美國國家偵察局。

這個(gè)機(jī)構(gòu)是美國政府的間諜衛(wèi)星部門。他們宣布要購買FireSat野火監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。名義上是買火情監(jiān)測(cè)服務(wù)，但那套熱成像系統(tǒng)顯然不只能看火災(zāi)。

μ子航天公司員工在今年發(fā)射的首顆FireSat衛(wèi)星前合影，這顆衛(wèi)星還沒有安裝星鏈的激光終端 | μ子航天

這透露出一個(gè)信號(hào)：當(dāng)商業(yè)衛(wèi)星具備了實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)能力，它們的價(jià)值邊界就模糊了。一顆本來用于民用監(jiān)測(cè)的衛(wèi)星，加裝了高速數(shù)據(jù)鏈路后，就可能被情報(bào)部門相中。技術(shù)本身是中性的，但它的普及會(huì)重塑很多游戲規(guī)則。

μ子航天公司的另一個(gè)客戶是谷歌支持的非營利組織“地球火焰聯(lián)盟”。他們計(jì)劃到2030年部署50顆FireSat衛(wèi)星，織成一張全球野火預(yù)警網(wǎng)。如果每顆衛(wèi)星都能實(shí)時(shí)回傳數(shù)據(jù)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度將達(dá)到前所未有的水平。森林火災(zāi)的黃金撲救時(shí)間往往只有幾小時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)控可能真的能救下很多生命和財(cái)產(chǎn)。

一年多以前，SpaceX的龍飛船執(zhí)行了一次私人太空行走任務(wù)，那是人類第一次在沒有政府航天機(jī)構(gòu)參與的情況下出艙。那次任務(wù)還測(cè)試了另一項(xiàng)技術(shù)：通過星鏈網(wǎng)絡(luò)與地面通信。當(dāng)時(shí)很多人覺得這只是個(gè)技術(shù)驗(yàn)證，沒想到它會(huì)這么快進(jìn)入商用。

2024年9月，私人宇航員賈里德·艾薩克曼在他個(gè)人出資的“北極星?黎明”任務(wù)中完成首次商業(yè)太空行走 | SpaceX

現(xiàn)在看來，那次測(cè)試的意義遠(yuǎn)不止于此。它證明了在太空中建立類似地面互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，在技術(shù)上是可行的。而一旦這個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施鋪開，整個(gè)太空產(chǎn)業(yè)的運(yùn)作邏輯都會(huì)改寫。

我們正在目睹的，也許不只是衛(wèi)星通信方式的升級(jí)，而是太空從偶爾光顧的遠(yuǎn)方，變成隨時(shí)在線的近鄰。這個(gè)轉(zhuǎn)變靜悄悄的，但它的余波會(huì)持續(xù)很久。

作者：Steed

信源：ArsTechnica

封面圖來源：SpaceX

一個(gè)AI

衛(wèi)星都快能實(shí)時(shí)傳數(shù)據(jù)了，可惜你們?nèi)祟惖睦碇沁€是一直都在延遲中……

Guokr

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