星链和铱星童话,成本与收益

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看到马斯克的星链计划,心中一直有个疑惑,他和我以前想知道的铱星童话有什么关系?

铱星系统,又称铱星计划,是美国摩托罗拉公司提出的第一代真正依靠卫星通信系统提供联络的全球个人通信方式。

在20世纪90年代,摩托罗拉(Motorola Inc )公司的工程师巴里·伯蒂格听到妻子在加勒比海度假时的抱怨,说她无法用手机联系到她的客户。回到家以后,巴里和摩托罗拉在亚利桑那州工作的卫星通信小组的另外两名工程师想到了一种方案来实现,就是全球覆盖卫星系统——铱星(Iridium),让用户从世界上任何地方都可以打电话。
早在上世纪,诸如摩托罗拉等巨头就曾提出“铱星计划”,意图通过发射77颗低轨小卫星,实现全球通信。可惜,铱星系统1998年底投入运营,因为成本过高,2000年就宣告破产了。
系统概况
旨在突破现有基于地面的蜂窝无线通信的局限,通过太空向任何地区、任何人提供语音、数据、传真及寻呼信息。铱星系统是由66颗由无线链路相连的卫星(外加6颗备用卫星)组成的一个空间网络。设计时原定发射77颗卫星,因铱原子外围有77个电子,故取名为铱卫星通信系统。后来又对原设计进行了调整,卫星数目改为66颗。

成本与时间超支:由于上述各项因素,使得计划耗用的金钱和时间超过预定界限,新产品若无高层主管的支持,常面临夭折的命运.
铱星计划是一个空前绝有的创新构想,在它还没有完成之前,谁也不敢说一定会成功或失败,在它失败之后,也不能说原有的创新构想是错误的.但从失败的原由来看,引入市场的前导期过长,失去了市场机会(1990年代初国内购买一台手机的成本是4万元人民币);替代性不强,到1998年,地面移动通信的手机价格,款式和区域覆盖程度已经非常成熟,铱星移动手机的优势不是十分明显;科技蛙跳现象,铱星系统的科技过于先进,以致相关周边产业因技术尚未成熟而无法支援,出现手机生产数量不足产生手机缺乏和价格昂贵;由于成本和时间的超支,运行不好,不能给新的投资人树立信心,不能吸引新的投资资金来不断调整其目标市场和提高系统的运营手段,造成铱星计划的失败.

1987年,美国摩托罗拉公司针对传统地面蜂窝电话网的局限,提出了用77颗低轨道小型卫星组成覆盖全球的个人数字化移动通信系统,该系统与现有的电信网连通后,可以实现全球无缝覆盖。由于它采用77颗卫星在7个地圆轨道上运行,分布情况类似于铱原子外层电子分布,故而称为“铱”系统。后来由于设计的修改,星座构造改为66颗卫星运行在6个地圆轨道上,系统的名称仍为“铱”系统。
铱星系统的复杂、先进之处在于采用了星上处理和星间链路技术,相当于把地面蜂窝网倒置在空中;另外一个先进之处是铱星系统解决了卫星网与地面蜂窝网之间的跨协议漫游。因此,铱系统的投资比较高。铱系统由空间段和地面段组成:空间段即星座,地面段包括系统控制中心、关口站和用户终端。系统控制中心设在美国弗吉尼亚州,11个关口站分别设在美国的亚利桑那、巴西的里约热内卢、意大利的罗马、俄罗斯的莫斯科、泰国的曼谷、韩国的汉城、中国的北京和台湾、印度的孟买、日本的长野和沙特阿拉伯的吉达。铱星卫星对用户开放的业务包括电话、寻呼、传真、数据等。市场定位在国际旅行、商务活动、工业开发、政府机构、紧急救援和边远地区用户通信等。铱星系统工程建设正式启动后,世界各国各地区的电信商对此反应热烈,到1998年秋,卫星星座组建工作已经完成,66颗工作星和6颗在轨备份星都已成功入轨。1998年11月20日,铱星业务正式开通。
就在铱星申请破产保护的时候,还有专家认为,“铱”星系统和铱星公司不可能被废弃,因为从全球角度来看,LEO卫星全球移动通信仍然有市场。虽然全球的地面蜂窝网络已经趋于完善,但在非洲、南美等欠发达地区,地面网络的广泛覆盖仍然遥遥无期;在东南亚、南太平洋等岛屿众多的地方,建设地面网络是很困难的;甚至在发达国家的某些偏远地区也没有地面蜂窝网的覆盖;全球的野外勘探、考察人员,民用航空飞机,远洋运输船只,到远离城市的地方旅游探险的人,以及紧急搜索、救援人员等都需要一种不受地域、天气限制的全球移动通信手段。由于国际移动卫星通信受到纬度和传输时延问题的制约,满足上述要求的最佳手段正是低轨移动通信星座。我国西部地区疆域广阔,但多为荒漠和戈壁,人烟稀少,卫星移动通信将显示出独具的优势。此外在发生重大毁灭性自然灾害的地区,地面网络多数会遭到破坏,卫星个人移动通信可能是唯一幸存的通信手段。
所以有人认为,虽然这些星座要从地面蜂窝网手中大量争夺用户几乎是不可能的事情,但是仍然有相当可观的生存空间。
那么,为什么铱星公司现在星光暗淡呢?业内人士对铱星系统进行了多方面的分析,找出了以下主要原因。
一是对移动电话市场的发展前景判断失误。1991年成立铱星公司时,普通的“大哥大”还是一种稀罕的贵重商品,但等到“铱星”网络于1998年投入运营时,“大哥大”已成为廉价实用的大众化商品。而此时铱星公司还对市场充满幻想,一开始就将用户定位于“高层次的国际商务旅行者”,把服务对象定为某些特殊需要的人群,为此,“铱星”的手机费和通话费定得极高,令人咋舌,且各地价格差别很大,例如,有的地方“铱星”手机售价为每部8000美元,而有的地方则仅为5132美元。在中国大陆,1999年中“铱星”手机对地面固定和移动电话的国内通话费为9.8元人民币/每分钟,国际通话费为27.4元人民币/每分钟;地面固定和移动电话呼叫“铱星”手机费用为14.6元人民币/每分钟,“铱星”手机的月基础话费为250元人民币。每部铱星手机卖3万元人民币,在北京只卖出200部,全国也只卖出900部。
“铱星”手机费和通话费之所以如此之高,重要原因是该系统成本太高,铱星公司是负债经营的,所以急于收回投资。但事情总是不能尽如人意,铱星一开始就陷入了困境,1999年第一季度,铱星净亏损5.05亿美元,合每股损失3.45美元。1999年3月31日,铱星系统一共只拥有10294个用户。根据融资协议,铱星系统到1999年5月31日应当招揽27000个用户,显然,这个指标没有办法完成。到目前也只有5.5万个用户,而一些分析家估计该公司要实现盈利至少需要65万用户。
铱星公司曾错误地认为,只要技术先进,价格不会成为障碍,人们愿意为“一个号码通全球而付出一点高价”。现在看来,光有先进的技术是不够的,还有许多因素要考虑。
导致铱星公司惨败的第二个原因是为了抢占市场而匆匆上马。结果最先暴露出来的问题是“铱星”手机供不应求,有的客户交钱后等了半年才拿到货,这也使铱星公司损失了不少用户。
另外,“铱星”手机十分笨重,运营初期通话质量差以及铱星手机不能在室内和车内使用等等。例如,摩托罗拉公司生产的“铱星”双模式手机重约454克,在漫游全球时,为了与当地蜂窝电话网相连,要经常更换适合当地区域传输标准的通话卡,而每个卡的价格高达660—900美元,而一般的GSM手机重量不到100克。
第三个原因是由于采用新技术,还有一些不足之处等待完善。例如,“铱星”系统通话的掉话率较高,数据传输速率较低,通话受高楼大厦的影响等。“铱星”系统的数据传输速率仅有2.4Kbit/s,所以除了通话外,现只能传送简短的电子邮件或慢速的传真,无法满足目前互联网的需求。而GSM系统数据传输速率在2000年可达到60Kbit/s,这正中当今互联网的下怀,使“铱星”相形见绌。
简言之,由于市场定位有误,起步不好,缺少一个可靠、周详的业务计划,所以使铱星公司陷入了重重困难,该公司首先进入市场的优势已荡然无存。
其实,铱星公司的危机早在1999年8月就出现了,8月11日,铱星公司宣布无力偿还两笔分别为8亿美元和7.5亿美元的到期贷款。13日,又有一笔9000万美元的贷款到期。同时,铱星与债权人的谈判破裂,债权人团体向纽约联邦法院申请迫使铱星公司破产改组;当天铱星公司的股票在美国纳斯达克股票交易所一路狂跌,一度跌到1.18美元,最后一笔交易价为每股3.06美元。此时,耗掉50亿美元建成的铱星系统市值只有6000多万美元了。8月13日傍晚,铱星公司连同其三家子公司向美国特拉华州破产法院申请按美国破产法第11章进行破产保护。后由于该公司的几个大股东继续给予投资或实施债转股,才使铱星公司有一段喘息之机。
在此期间,铱星公司进行了多项改进,例如,大幅度降低手机和通话费用,提高通话率等,但没有从根本上度过危机。

星链

2015年1月,SpaceX首席执行官伊隆·马斯克宣布开发一种新型卫星星座,为全球提供互联网宽带服务。

2015年6月,SpaceX向联邦政府递交申请,希望准许建造一套卫星星座向全球提供互联网,包括没有互联网的偏远地区。这套卫星星座包含4425颗通讯卫星,运行在高度为1100千米的轨道上。
殖民火星

这项计划由SpaceX独立运作,目标是提高公司的盈利能力和现金流,为殖民火星做资金准备

2017年3月,SpaceX向联邦通信委员会提出新计划——星链(Starlink),另外向非地球同步轨道发射7518颗“V波段卫星”以提供通讯服务,该波段过去并未“大量使用于商业通讯服务”。

2019年2月,SpaceX成立子公司SpaceX服务公司(SpaceX Services, Inc.),业务范围为开发、生产地面卫星通讯站,它计划生产超过100万座固定式地面卫星通讯站与星链系统进行通讯

匿名用户
星链是宽带卫星互联网系统,完全为宽带互联网接入设计;
铱星为话音通信为主,数据通信(窄带)为辅,主要针对话音通信

星链好比是把WiFi搬上太空是网络应用。铱星则是把蜂窝手机基站搬上太空,侧重的是通话而不是网络,虽然铱星也能提供网络服务但速度感人只能发发电邮。

在马斯克之前,中国火箭发射是世界上成本最低的,折算价格大约10000美元/公斤。我们国家的火箭发射,除了自身发射需要也会接一些国际上的商业订单,还挺受第三世界国家欢迎。但是,SpaceX创新实在太厉害了,一系列骚操作,成本骤降,目前SpaceX火箭发射成本大约在1400美元/公斤。

虽然可重复使用的航天飞机一次可将27.5吨的有效载荷送往太空,但是,每公斤的运输成本也高达54500美元,而作为对比,星舰一次可以运载300吨的货物进入近地轨道,根据这个可以大致算出,星舰每公斤有效载荷的运输成本将低至13美元。这只是粗略的估算,即便把这个价格翻上十倍,它的价格仍然是极低的。毫无疑问,星舰是整个航天工业最具革命性的产品,它不仅大幅降低了有效载荷的运输成本,也让未来人类殖民其他星球或是乘坐星舰在地球旅行成为可能。
是什么让星舰的运输成本如此低廉?主要有三个原因,第一,星舰用的是成本低廉的液态甲烷和液氧作为燃料,为什么没有采用比充最高的液氧、液氢呢?首先是液氢的价格几乎是液态甲烷的30倍,其次,液氧液氢的发动机设计难度大,造价高,产能也跟不上马斯克征服宇宙的节奏,再者,液氢贮存的难度也大,非常占地方,与液氧的温差大,必须做复杂的隔热,这必然会导致火箭又胖又贵。而且还很重。那么肯定有人问,如果谈廉价煤油和液氧岂不是最具性价比的?实则不然,航天发动机对煤油的品质要求极高,并且煤油在燃烧过程中还会导致发动机积碳结焦,不便于下次继续使用。除此之外,液态甲烷跟煤油相比,重量更轻,热值也更高,所以对于星舰来说。燃料成本成了每次发射任务中最大的开支,因为星舰的助推火箭和星舰飞船在完成任务后都可以回收在利用,重复利用则意味着火箭的生产成本被均摊到了多次的发射任务中,这也是星舰的运载成本如此低廉的第二个关键原因。

星舰除了使用低廉的燃料成本和可多次回收的特点之外,Spacex还在星舰的制造成本上史无前例的压低预算。星舰的舰体没有用碳纤维材料,取而代之的是最普通的不锈钢,所以这也导致你看到的星舰确实像一个巨型的不锈钢水桶,如果靠近了看,你还会发现凹凸不平的表面上布满了一条条不规整的焊缝,看上去也非常劣质,毕竟它的生产周期很短,价格也是相当的便宜。一公斤的碳纤维复合材料的成本在200美元左右,而一公斤不锈钢的成本仅为三美元。整个星舰高达120米,直径九米,重达5000吨,可想而知整个星舰仅仅在舰体材料这块将要节省多少钱。所以这也是星舰运输成本低廉的第三个原因。

为何SpaceX的每次试飞都面向全球直播,对发射失败并不懊恼,甚至泰然处之?郑永春表示,从星舰研制伊始,SpaceX就采用了互联网行业快速推出新产品、快速迭代升级的模式,试飞只是暴露问题的一种方式。
“星舰一直遵循‘小步快跑’的研发理念,团队从一次次失败中快速找到技术漏洞,进而作出优化。通过一次次真刀真枪的发射任务,发现问题、解决问题,提高可靠性,而不是把时间花在长期、反复的论证和测试上”。在郑永春看来,这种研发理念源自马斯克“移民火星”的宏大梦想。要实现这一梦想,就必须让航天发射的成本降下来。

极致的成本控制为未来发展提供了更多可能,便于人们接受和推广,持续存活率大大增加。

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