5月31日消息,火箭科学博主蒂姆·多德(Tim Dodd)发布了他的最新视频,展示其与SpaceX创始人兼首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)的对话。在此过程中,马斯克披露了SpaceX下一代星链卫星Gen2(或V2.0)的技术细节,并证实新卫星几乎在所有方面都远远超过第一代卫星V1.0。

马斯克透露,SpaceX已经建造了至少1个可用的星链V2.0卫星原型,并将其运往南得克萨斯州的星际飞船工厂,目前正在那里储存。

更重要的是,马斯克还提供了下一代卫星的设计规格:每颗星链V2.0卫星将重约1.25吨(增加三到四倍),长约7米。与最终将被取代的V1.5卫星相比,性能将得到全面提升。就有用数据吞吐量而言,新卫星几乎是后者的十倍。

早在2021年8月,就有人猜测,就像对猎鹰9号火箭所做的那样,SpaceX也将尝试优化其下一代星链卫星的设计,以最大限度地利用星际飞船的发射性能。

在最新星链V2.0卫星申报文件中,SpaceX透露,为星际飞船优化的星链网络将进行结构设计改进,以便火箭可以一次性发射整个轨道平面所需的卫星,即围绕地球均匀分布的卫星环。

SpaceX表示,在改进的设计中,除了近3万颗卫星中的大约500颗(1.5%)之外,所有其他卫星都将使用能够搭载110或120颗卫星的航天器发射。再加上马斯克对星际飞船近地轨道(LEO) 有效载荷150吨的估计,这意味着优化后的星链V2卫星重量可能达到1250公斤。

这样算来,每颗星链V2.0卫星的重量可能是当前V1.5卫星的3倍左右,但吞吐量却是V1.5的5到10倍。再加上更大规模的量产,这或许可以解释马斯克被泄露备忘录中的预测。该备忘录暗示,星链V2.0将比V1.0或V1.5更可持续、更有利可图。

马斯克现在已经明确表示,每颗V2.0卫星都将重约1.25吨。而V1.0和V1.5卫星的重量分别约为260公斤和310公斤,这意味着V2.0卫星的重量将大约是V1.5的四倍,不到V1.0的五倍。

马斯克还透露,V2.0卫星的性能将“比V1.0高出一个数量级”,但他拒绝按照衡量通信卫星性能的传统方法(带宽或吞吐量)来描述V2.0,尽管V1.0卫星据信总带宽为18 Gbps。

到目前为止,还不清楚星链V1.5卫星是否也增加了更多带宽。但是与最早的V1.0卫星进行比较,每颗V2.0卫星有可能为由3万颗卫星组成的空基网络增加约140-160 Gbps的带宽。如果是真的,这意味着与V1.0相比,星链V2.0将把大约两倍的可用带宽打包到给定的卫星质量单位中。

再加上星际飞船为近地轨道提供的发射性能是猎鹰9号火箭的10倍,理论上星际飞船的单次发射可以扩大的星链总网络总容量大约是猎鹰9号火箭发射的20倍。举例来说,猎鹰9号火箭每次发射60颗260公斤重的星链V1.0卫星,这可以为星链网络增加约1080Gbps的瞬时带宽。而星际飞船发射120颗重达1250公斤的星链V2.0卫星则可以增加约19000 Gbps带宽。

尽管有这些巨大优势,但SpaceX发射V2.0卫星的目标仍面临诸多挑战。如果美国通信委员会(FCC)批准该公司的申请,SpaceX将需要在六年内发射半数卫星,相当于发射130次星际飞船,平均每年约22次。

相比之下,自2010年开始飞行以来,体积比星际飞船小十倍、可重复使用程度较低的猎鹰9号火箭,直到2020年才实现1年发射22次的目标。要想实现V2.0卫星所要求的发射节奏,SpaceX必须以非常高的频率发射有史以来最大的火箭,并在发射过程中保证几乎没有失败。

尽管挑战可能是艰巨的,但潜在回报也同样高。由3万颗星链V2.0卫星组成的网络,在任何给定时间内,都可以为陆地(不包括南极洲)提供约1250 Tbps的总带宽。即使需要一半的带宽用于回程和路由,与2020年全球互联网基础设施总安装带宽600 Tbps相比,这也是巨大的进步。

在地球上的任何一个点上,可以同时使用的卫星数量始终是制约星链网络的瓶颈,因此该网络永远无法与具有相同装机容量的地面网络相匹敌。但可以肯定的是,如果SpaceX能够建造并发射星链V2.0卫星,它将可以为地球上任何地方的数千万甚至数亿用户提供服务。

作者 刘春晓

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