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13/11/2020

【衛星通訊網絡】星鏈計劃Beta測試表現亮眼!潛在太空碰撞危機不容輕視

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    方展策

    少年時,曾研習 Geographic Information System,可惜學無所成,僥倖畢業。成年後,誤打誤撞進入傳媒圈子,先後在印刷、電子、網絡媒體打滾,略有小成。中年後,修畢資訊科技碩士,眼界漸擴,決意投身初創企業,窺探不同科技領域。近年,積極鑽研數據分析與數碼策略,又涉足 Location Intelligence 開發項目;有時還會抽空執教鞭,既可向他人分享所學,亦可鞭策自己保持終身學習。

    智城物語

Photo: 圖片由作者提供

  由科技狂人伊隆·馬斯克(Elon Musk)領導的星鏈計劃(Starlink),要把42,000顆小型衛星送進低軌道,組成衛星通訊網絡,向偏遠地區民眾提供廉價的寬頻上網服務,應是一件科技造福社會的好事。最近,星鏈網絡開放給民眾作Beta測試,網速表現比預期還要好,更是一件喜訊。可是,當圍繞地球的人造物體與太空垃圾愈來愈多,再擠進數以萬計的低軌道衛星,便有可能發生太空碰撞危機,引發災難性後果!

 

99美元試用星鏈寬頻

 

  2020年10月26日,SpaceX向預先登記用戶發送一封主題為「Better Than Nothing」的 Beta測試邀請電郵,用戶只要願意繳付99美元(約772港元)的月費,再花499美元(約3,892港元)訂購一組衛星通訊套裝,即可試用星鏈上網服務。套裝內包含一部衛星訊號接收基站、一個三腳架,以及一部Wi-Fi路由器。

 

  SpaceX在電郵中表示,在接下來幾個月的Beta版本中,Starlink用戶應可享有50Mbps至150Mbps的連線速度,網絡延遲時間則為20ms至40ms之間;預計到2021年夏季,延遲時間將下降到16ms至19ms(0.016秒至0.019秒),達至可順暢進行網上遊戲對戰的水平。同時,該電郵又提醒用戶,測試期間網絡連接有可能會中斷,惟卻未有表明是否設有數據用量限制。

 

外國網友FourthEchelon19收到的星鏈Beta測試邀請電郵後,將電郵截圖分享至Reddit討論區。(圖片來源:Reddit討論區)

Starlink衛星訊號接收基站有如一座小型雷達,能夠自動調整角度,對準訊號最強的星鏈衛星。(圖片來源:Twitter 帳戶@Ector County ISD)

 

網速表現更勝預期

 

  美國網速測試機構Ookla實試後發現,星鏈Beta版本的下載速度上看160Mbps,上傳速度則為23Mbps,表現已勝過全美95%的寬頻網絡。在美國社交媒體上,不少Starlink用戶爭相分享其網速測試結果:一名美國西岸用戶聲稱其連線速度高達161Mbps,另一名來自西北部蒙大拿州(Montana)農村的用戶更興奮地表示,其下載速度已突破174Mbps大關。

 

  目前美國最大電訊商AT&T的家用寬頻服務,月費為45美元(約351港元),最高網速只有75Mbps,並設有1TB的數據用量限制。相較之下,星鏈計劃的月費雖然貴上一倍有多,但網速卻也高出一倍以上,故此仍是頗具吸引力。

 

  截至2020年10月24日,SpaceX已經成功發射895顆星鏈衛星,儘管只佔整體計劃的一小部分,但已可覆蓋北緯35度至55度一帶,向美國西北部及加拿大部分地區提供衛星寬頻服務。SpaceX的目標是在2020年內展開Starlink的試營運,2021年起網絡覆蓋將擴展至全球,預計到2025年用戶人數可達至4,000萬。

 

一名自稱來自蒙大拿州農村的用戶對星鏈網速感到非常驚喜,聲稱其下載速度高達174Mbps,上傳速度則為33Mbps,直言「星鏈將永遠改變遊戲規則」。(圖片來源:Reddit討論區)

 

星鏈引發太空碰撞危機

 

  星鏈計劃看似造福人群,但其實背後卻隱藏了一個經典太空電影中很常出現的問題——太空碰撞危機。美國火箭製造商Rocket Lab創辦人兼執行長貝克(Peter Beck)指出,近年SpaceX等公司不斷在低軌道部署人造衛星,加上歷年太空探索任務遺留下來的廢棄物,使到環繞地球的軌道空間變得愈來愈擠迫。這些人造物體的數量之多,已令計算升空路徑的難度大增,對火箭發射工作構成極大影響。

 

  參照美國太空總署科學家凱斯勒(Donald Kessler)於1978年提出的「凱斯勒現象」(Kessler syndrome),在低軌道運轉的物體達到一定密度時,當物體之間發生碰撞,所產生的碎片將會引發更多新撞擊,形成連鎖效應,最終使大量太空垃圾覆蓋整個低軌道。如此一來,人造衛星與太空火箭便會失去可安全通行的軌道,令衛星運作與太空探索難以繼續執行。

 

SpaceX在Google Play與App Store平台上推出《Starlink》手機應用程式,讓Beta版用戶查找最佳連線效果的安裝位置,並檢查可能干擾連線的障礙物。(圖片來源:翻攝Google Play Store)

 

3%星鏈衛星變太空垃圾

 

  根據哈佛史密森天體物理中心的天文學家喬納森·麥克道爾的統計,目前已有3%星鏈衛星發生故障。以現役895顆衛星來計算,3%故障率便等於有27顆衛星壞掉了;星鏈計劃最終會投放42,000顆衛星,如果3%故障率保持不變,那麼屆時便會有1,260顆故障衛星,停留在低軌道等著跟其他物體相撞,導致凱斯勒現象的出現。

 

  事實上,估計現時約有90萬片大至保齡球、小至指甲的太空垃圾,在地球軌道上以時速3萬公里運行,對衛星、火箭、太空站均帶來極大威脅,平均每年就有一顆衛星被這些太空垃圾擊毀,因此太空碰撞危機絕對不容忽視。

 

星鏈成天文學家眼中釘

 

  除此以外,星鏈衛星更是全球天文學界的公敵。由於衛星本身的光線反射力太強,很容易在天文觀測照片上留下明亮光斑,讓觀測結果完全被破壞。面對天文學界的責難,馬斯克嘗試製作反射力減半的「暗衛星」(DarkSat)。但後來發現,暗衛星依然會在觀測影像上劃下一條條光紋。

 

  DarkSat方案失敗後,SpaceX再作新嘗試:自2020年8月起替衛星裝上名為「VisorSat」的折疊式遮陽板,以阻擋陽光反射。此外,該公司也積極跟天文學家分享Starlink軌道路徑數據,讓望天文望遠鏡可以在衛星經過時暫時關掉,以免拍下衛星移動殘影,窒礙天文觀測任務。SpaceX副總裁帕特里夏·庫珀(Patricia Cooper)表示,正在努力尋找一條星鏈網絡與天文學界共存的道路。

 

因為星鏈衛星的光線反射率太高,以致在天文望遠鏡長曝光成像的照片上留下一條又一條衛星移動殘影。(圖片來源:Daniel López)

SpaceX在星鏈衛星上加裝折疊式遮陽板VisorSat,以阻擋陽光直射其反射部分,藉此降低衛星整體亮度,務求對天文觀測的影響減至最低。(圖片來源:SpaceX官網)

 

星鏈計劃潛在市值大升

 

  儘管上述兩大問題仍有待解決,但卻無阻星鏈業務繼續推進。2020年10月,SpaceX獲加拿大監管機構批准,可在加國境內提供星鏈寬頻服務;同月又公布會跟微軟合作,把星鏈網絡連接至微軟Azure雲端平台,提供完整的衛星數據處理方案。踏入11月,馬斯克宣布,星鏈服務可望於2021年年中進入印度市場。

 

  摩根士丹利分析指,近期星鏈計劃在商用服務上取得突破性進展,所以把其潛在市值從420億美元調高至810億美元(約6,318億港元)。摩根士丹利預測,Starlink在2031年前將會燒掉約330億美元(約2,574億港元)研發資金,但及至2040年可望吸納3.64億用戶,估計每名用戶每月可帶來25美元的營收貢獻,每年可創造1,092億美元(約8,518億港元)的收入。

 

  正因如此,星鏈計劃被視為SpaceX內最具潛質的業務,有可能被獨立分拆出來,公開招股上市。不過馬斯克表示,目前SpaceX首要任務並非IPO上市,而是要積極推展業務,以免破產收場;日後如要上市的話,大前提還是要公司能夠創造持續而穩定的營收,這樣才可符合市場預期。

 

隨著SpaceX持續創下業務里程碑,摩根士丹利已將該公司潛在市值從2020年7月的490美元調升至1,010億美元(約7,878億港元),當中以星鏈計劃所佔的比重最大,達至810億美元。(圖片來源:SpaceX官網)

 

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