马斯克日前宣布，“星链”卫星网络服务的全球用户达到100万。同时，“星链”卫星也已经发射升空3400余颗，服务范围已经覆盖包括南极洲在内的全球各大洲，对海上、空中的服务也即将全面铺开，真正实现全球应用。从2019年5月首次发射，“星链”在不足3年半的时间里从无到有，其建设与应用取得的飞速发展，与其高效的运营具有紧密关系。

　　一、运营理念

　　（一）软件定义。通过对“星链”卫星版本的不断升级，SpaceX增强了卫星的通信保障能力，增加了新的功能载荷，但更重要的是“星链”星座的软件定义能力。在“星链”卫星发射升空后，SpaceX通过地面重建“星链”网络拓扑结构不断调整完善软件，大大提高“星链”网络速率；SpaceX还具备通过网络将软件分发至“星链”用户终端进行升级的能力。通过软件调整，SpaceX还可以改变卫星的空中运行姿态，降低对地面天文观测的影响。美军欧洲总部空军司令部8月采购卫星网络服务时，“星链”的软件定义的广域网（SDWAN）特点是其中标的重要因素。而“星链”团队在俄乌冲突早期通过软件更新成功应对俄网络攻击，是“星链”网络软件定义能力的最有力证明。

　　（二）自主运营。SpaceX强调“星链”网络的自动化，目标是实现系统的自主运营，降低人工干预程度。其原因在于“星链”星座基础设施的巨大规模、分布的广阔范围、技术的高度复杂等，依靠大量人工实施全面、直接地监视、控制、管理、维护难度巨大。为此，“星链”团队中设有运营自动化等专业岗位，具体负责“星链”网络自动化运营、扩展的工具与流程开发，保证基础设施的高度可操作性、可维护性；开发网络定制软件，实现对网络运行状态、性能的自动化监测、告警与应对；对网络自动化软件进行升级迭代等。其目标是实现网络状态的快速检测、表征以及异常情况处置的自动化，最大限度地减少人工干预。

　　（三）建运一体。在“星链”的日常运营过程中，只有网络运营中心有固定编组、固定人员，专门负责常态化网络监控运营。在“星链”的导航控制、星座管理、碰撞规避等方面，虽设有专门编组，但其组成人员在担负上述职责的同时，还负责星座的轨道设计、自主导航与控制技术、自主避撞技术等开发；而在“星链”网络受到攻击、服务中断等重大情况时，更是由多个部门人员联合应对。通过研发与运营团队的相对统一的方式，既保证了技术研究与实际应用的具体结合，又提高了网络异常事件的应对处置效率，同时还降低了网络运营的整体成本。

　　二、空间运营管理

　　（一）运营管理内容

　　一是发射后。“星链”卫星发射升空后，在地面控制下，首先进入距地面210公里的初始轨道，随后利用星载“霍尔”推进器抬升轨道，部分卫星直接进入距地球约550千米的最终轨道，部分则在距地球约380千米的过渡轨道，在停留一段时间后再进入550千米高度不同轨道面。这一过程一般持续4至5个月时间。

　　二是入轨后。进入550千米最终轨道后，卫星将运行近5年时间直至退役。期间，“星链”卫星对其他空间目标的跟踪监视、对可能碰撞事件的规避、对卫星系统突发事件的应对，也需要持续进行长期不断地跟踪控制。

　　三是到寿后。卫星完成预期工作时间后几周内，将在地面控制下，利用霍尔发动机的动力将其从轨道推离；在适当高度启动高阻力模式，利用大气层的阻力使卫星进一步降速并快速脱离轨道，实现到寿卫星的再入大气层完全烧蚀。

　　（二）运营管理机构

　　SpaceX的任务控制中心位于加利福尼亚州霍桑市SpaceX总部工厂内一角，席位24个，除负责其火箭的发射行动监控、载人行动管理以及未来登月、登陆火星等行动。同时，SpaceX在佛罗里达州卡纳维拉尔角、加利福尼亚州范登堡基地也设有发射控制室，在美军协助下实施发射控制。而在“星链”卫星发射升空后，对其实施抬升前检测、状态控制、轨道控制、碰撞规避、网络监测、数据分析、软件升级等，则主要由SpaceX在华盛顿州西雅图市雷德蒙德的“星链”部门团队负责。

　　一是导航控制团队。在“星链”卫星发射升空后接管，主要负责对卫星轨道、姿态等进行控制，下设“星链”卫星导航控制、星座管理、碰撞规避等三个小组，成员共10余人，采用最早于2016年5月开始研发的专用指挥控制网络，其遥测、跟踪与指挥（TT&C）天线建于华盛顿州布鲁斯特。该团队技术人员除负责“星链”卫星空间交通的管理与星座维护外，还负责卫星轨道的设计、自主规避系统与技术的开发。同时，其人员要与美太空军第18空间防御中队等外部机构常态化协作。

　　二是网络运营中心。为专设机构，由网络运营工程师、分析师、技术员等专责人员组成，并分不同轮换班组全年7*24小时不间断工作。负责“星链”网络稳定运行，探测、发现、报告并排除卫星与地面网络间操作性与连通性异常，协助实施系统升级更新、提高网络整体性能等。对“海上星链”等新业务是否满足美政府机构技术要求、影响的分析，也由网络运营中心提出。

　　三是安全管理团队。“星链”部门内设产品安全岗位，人员具有漏洞开发与解决、安全架构设计、固件安全、操作系统安全等专长，担负系统安全审查、威胁探测与应用、系统安全升级等任务。

　　（三）外部辅助机构

　　一是美太空军第18空间防御中队。前称第18空间控制中队，2022年4月改为现名，驻加利福尼亚州范登堡基地，负责指挥和控制美军甚至美科研机构（如麻省理工林肯实验室）相关装备组成的太空监视网络，以监视全球太空发射活动；对空间所有物体进行监视、跟踪、编目与识别；对空间目标发生碰撞、解体、再入大气层的时间、地点及其残骸的可能落点等情况发布预警；牵头负责实时空间事件处理、在轨碎片风险缓解等工作。同时，该中队还与相关大学以及国际空间机构保持业务联系。SpaceX“星链”卫星的发射、轨道运行、碰撞规避以及到寿脱轨均需要与第18空间防御中队合作，获得该中队空间态势情报信息支持。

　　二是空间态势感知商业机构。2016年成立的LeoLabs公司，一直在建设商业空间态势感知能力，为美国军方、航天企业提供空间态势监视、预警服务。日本航空自卫队2022年5月也与该公司签署了数据服务合同。目前该公司已在美阿拉斯加州、德克萨斯州各建立1部地面相控阵雷达，在新西兰和哥斯达黎加各建立2部相控阵雷达，并正在澳大利亚和亚速尔群岛建设新雷达，以对飞越其观测区域的任何太空物体实施跟踪监测。LeoLabs声称，相对于传统监测系统对近地轨道10厘米太空物体的监测能力，其可以实现对小至2厘米的空间物体的监测发现。目前，包括美军及“星链”、OneWeb、Planet在内的60%的近地轨道卫星运营机构都依赖该公司的数据服务。

　　三是空间气象预测机构。空间气象的好坏，直接影响“星链”卫星发射后能否成功入轨。美国NOAA空间气象预报中心，以及太空军第45三角洲部队，担负空间天气预测的职责，并为空间发射活动提供气象预警。是美国NOAA空间天气预测的补充。2022年2月3日，因空间天气预测失误，新发射的一批“星链”卫星受到的空气阻力比此前增加50%，导致38颗卫星再入大气层烧毁，SpaceX因此受到1000万美元以上的损失。在随后一次“星链”卫星发射过程中，SpaceX提高了卫星初始轨道高度，以避免再次受到不利空间天气可能的影响。

　　三、关键任务运营

　　（一）轨道控制。利用卫星载GPS系统、地面探测系统，“星链”控制人员监测卫星的高度、速度等信息，控制其进行转轨等机动。首先，“星链”卫星发射后进入距地面210千米的初始轨道后，地面人员对其进行初始测试，对未能通过测试或因空间不利天气难以入轨的卫星采取挽救措施（在2月新发射的“星链”卫星遇到不利太空天气后，“星链”地面团队曾控制其转入“安全模式”，以平面状态飞行尽量减少空气阻力），在措施失效使其再入大气层烧毁。其次，地面控制人员控制通过测试的卫星，利用其“霍尔”发动机缓慢抬升轨道，向550千米最终轨道直接或通过380千米过渡轨道间接转移。期间，地面控制人员控制卫星采取特殊展开姿态、适度旋转机动，保证获得足够太阳能量发电、与地面保持持续联系的同时，避免太阳光反射对地面天文观测等的影响。最后，卫星进入550千米最终轨道后，在地面控制下再次重新调整姿态，将卫星通信天线朝向地球，将太阳能阵列起竖并朝向太阳，以获得足够电力供应。

　　（二）空间避撞。“星链”卫星以其未来4万颗的巨大规模，引起美国国家航空航天局（NASA）及其他近地轨道运营商的广泛安全忧虑。2021年8月，英国南安普顿大学研究人员认为，在“星链”完成12000颗卫星部署后，由其引发的空间碰撞风险将占90%。实际上，2021年，“星链”卫星曾两次接近中国空间站，并与欧洲卫星空中接近。为此，SpaceX采取了多种措施：首先，装备星载态势感知与规避系统。通过“星链”卫星内置“Star Tracker”传感器，精确感知每颗卫星周边态势，并与美军第18空间防御中队共享；根据星载传感器获取信息以及第18空间防御中队提供的碰撞预警情报，“星链”卫星提前实施自主机动，避免可能的碰撞。SpaceX于2022年2月下旬称，其卫星自主避撞系统已被NASA认为值得信赖，可在碰撞几率为10万分之一时即实施机动规避，比行业标准安全10倍。其次，临时降低卫星太阳能阵列避免碰撞。SpaceX还宣称，在与太空中其他卫星或空间站接近时，“星链”卫星还将调整其正常状态下太阳能阵列完全展开竖起的“鲨鱼鳍”配置，改为将太阳能阵列折叠下降的“闪避”配置，通过减小前进方向上的横截面积，以使相撞机率进一步降至原来的10%至25%。最后，SpaceX通过公开“星链”网络信息避免可能的冲突。SpaceX通过Space-Track.org网站“透明”且“持续”地共享“星链”网络的信息数据，来提高“星链”星座运行情况的透明度；同时自愿向联邦通信委员会提供“星链”星座运行状态报告，为避免可能的空间相撞提供信息参考。

　　（三）安全应对。SpaceX认为，其是其他“民族主义国家和行为体的攻击目标”，因此高度关注网络与信息安全问题。首先，在霍桑总部设置信息安全团队，在西雅图雷德蒙德“星链”部门设置产品安全工程师等安全岗位，支持常态化网络异常监测、识别、分类和恢复，定位和阻止威胁来源。其次，对“星链”网络出现的被攻击干扰、服务异常中断等异常情况，“星链”卫星运营、子系统工程、软件开发、导航控制、网络工程、运行自动化以及产品安全等专业技术人员合作共同应对，包括制定问题缓解措施，针对异常进行系统升级等，并提高网络异常情况的针对性快速检测、告警与应对能力。“星链”团队在俄乌冲突中，即通过对卫星系统软件的快速更新升级，成功应对了俄方的攻击，其效率与效果远超美军水平。

　　四、地面网络运营

　　（一）争取落地更多国家

　　目前，“星链”服务已经覆盖全球七大洲共37个国家。国际电信联盟（ITU）规定，一项卫星服务在某国落地前需要获得该国政府批准。为此，SpaceX采取了多种方式推进：一是在目标国成立分公司直接推广。这应是“星链”推动落地的主要方式，具体包括意大利、西班牙、奥地利、爱尔兰、澳大利亚、新西兰、菲律宾、墨西哥、阿根廷等多国。但这一方式受到目标国家政府的政策限制。2021年下半年，SpaceX在印度成立了由其独资控股的子公司，并由马斯克前合作伙伴、Sanjay Bhargava任主管，计划2022年底前在印度推出20万套用户终端。2022年初，印度政府未向SpaceX印度子公司颁发落地许可，并要求其向印度境内5000余名“星链”用户终端预定客户退款。二是在外交配合下主动协商。SpaceX为实现“星链”在某个国家政府的落地批准，一般主动与该国政府机构联系，并得到美国外交机构的背后支持。从SpaceX公司在古巴的推动过程来看，SpaceX总裁首先于2021年10月12向巴西通信部发出进行高层视频会谈邀请；随后，美国驻巴西大使馆商务参赞代表SpaceX会见了巴西通信部高层，推动双方的视频会议进程；在巴通信部长与马斯克进行了电话会谈及在美会面后，巴西国家电信管理局（ANATEL）于2022年1月28日批准“星链”在巴西提供卫星网络服务。三是允许部分国家进行试点试用。“星链”服务正在按内部测试-外部测试-正式服务的阶段逐步推出。面对部分国家对“星链”的疑虑，SpaceX也允许其以独立试点、试用的方式，检验“星链”的效果，为后续全面推开创造条件。如智利政府向SpaceX提供了为期一年的非商业用途实验许可，允许“星链”在智利国内两个地区的教育、医疗等领域试点，提供网络速率50Mb/秒至150Mb/秒。

　　随着服务范围的不断扩展，SpaceX为其客服团队招聘双语客服人员，针对相应国家客户提供远程支持。目前，SpaceX已开始招聘日语、韩语客服人员，意味着“星链”服务即将进入东北亚地区。

　　（二）扩展服务范围领域

　　随着“星链”星座的网络服务能力不断提高，SpaceX为其推出的服务范围、领域、方式也在不断拓展，并成为SpaceX通过“星链”获取更大利润的重要途径。一是服务的地理范围由最初的北美洲向欧洲、大洋洲、南美洲、亚洲、非洲逐步扩展，今年9月份又将服务扩展至南极洲美国南极研究中心McMurdo站，从而实现了向全球所有大洲提供服务。二是服务对象由最初的普通民众用户，逐步向小型企业、大型民航企业等商业用户以及美国军队用户等不断扩展，并针对不同类型服务提供差异化的性能，如更高的数据上行/下行速率、更短的时延等，其服务费用也因此得到提高；特别是对美军的服务，早在“星链”最初两颗实验卫星发射的2018年年底，SpaceX就已与美空军签署为空军飞机提供互联网通信的合同。三是服务领域由地面普通用户的固定式服务，逐步向地面机动房车、空中民航飞机、海上船舶、钻井平台等多领域机动式服务平台拓展，不同服务类型适应不同环境的能力也有所完善提高，其海上服务计划于2023年第一季度实现对全球所有海域的覆盖。

　　（三）采取更多推广模式

　　“星链”的发展本就是国际关注热点，但SpaceX利用马斯克的名人效应、社交媒体的传播优势，不断发布“星链”最新进展、试用效果等情况，同时采取多种推广模式以实现落地国家、用户规模的迅速攀升：一是充分利用国际热点。马斯克注重通过协助美国、德国、澳大利亚、汤加等国洪水、飓风、火山等救灾机会，向各国政府及民众展现“星链”的高速通信保障能力与不依赖地面基础设施的独特优势。而SpaceX利用俄乌冲突之机，通过多种渠道向乌提供1.5万套以上“星链”地面终端，并在俄乌冲突中发挥了重要作用，成为“星链”最成功的广告，“星链”用户规模自此出现高速增长。二是完善对外销售手段。SpaceX对“星链”的对外推广销售，一直走的是直接面向用户的相对封闭、自主、独立的销售模式。但2022年初以来，“星链”的主要竞争对手OneWeb先后与Kymeta、HUGHES等公司签署分销协议，加大争夺全球用户的步伐。面对竞争压力，2022年9月，SpaceX与远程通信提供商Speedcast签署分销协议，通过该公司实现“星链”服务的转售。这是SpaceX就“星链”服务达成的第一单分销合作。三是通过企业合作“强强联合”。SpaceX与美国第二大通信运营商T-Mobile于今年8月底宣布合作，将通过使用“星链”卫星为偏远地区的手机用户提供移动网络。这是SpaceX在“星链”应用上的又一次大胆创新。同时，SpaceX还与苹果公司就IPhone手机使用“星链”进行通信事项进行了协商。2020年10月，SpaceX还实现了与微软的合作，为微软可部署模块化数据中心在偏远地区的通信提供“星链”宽带互联网服务。

　　（四）完善地面网络设施

　　为确保“星链”用户的需要，SpaceX在美洲、欧洲、大洋洲等用户集中地区建立大量地面站：其中，北美地区目前有地面站数量超过60个，欧洲地区在20个以上，大洋洲地区也在30个左右。一是地面网络运营。“星链”卫星间激光通信近已在对澳大利亚等国部分地区的服务中首次投入运用，SpaceX承诺今年内将继续得到完善，未来将真正实现全球覆盖。但即使未来激光通信全面应用，地面站作为“星链”与互联网的数据接口，在避免激光通信带宽拥堵、提高网络弹性、控制局部网络异常的可能影响范围等方面，地面站的重要性仍不可低估。SpaceX在雷德蒙德专门设有国际基础设施运营岗位，负责推动“星链”地面站等地面基础设施的国际开发合作、部署与运营，评估改善相关地面基础设施运营情况等，并作为所有地面站的遥控中心。二是地面站通信装备。“星链”地面站初期采用英国Cobham公司Ku波段天线，后期以SpaceX公司自行研制的Ka波段天线为主，作为“星链”与互联网的地面网络接口。其中，英国Cobham公司1.016米直径MK3系列Ku波段天线发射频率14.0-14.5GHz、接收频率10.7-12.7GHz，信号采用右旋圆极化，发射增益40.1dBi，接收增益39.3dBi,天线法兰处最大输入功率14.93瓦；SpaceX自行研制的Ka波段天线直径1.47米，发射频率27.5-29.1GHz或28.35-29.1GHz和29.5-30.0GHz，接收频率17.8-18.6GHz和18.8-19.3GHz，信号采用左右旋圆极化，接收增益46.9dBi,发射增益49.5dBi。天线通信范围均为地面仰角25度以上，计划未来提高至地面仰角40度以上。三是指控天线。用于“星链”遥测、跟踪与指挥（TT&C）的地面天线位于华盛顿州布鲁斯特，天线为直径5米的抛物线天线，生产商为英国天线生产商CGC，发射频率13.9-13.95GHz、接收频率12.2-12.25GHz,信号采取右旋圆极化，接收增益52.0dBi,发射增益56.0dBi，最大输入功率为38.9瓦。

　　五、主要问题

　　虽然SpaceX的“星链”星座已经成为迄今全球规模最大、应用最广的低轨星座，但从其近年来的运营情况看，其仍存在部分短板：

　　（一）供应链稳定性存在不足

　　近年来，新冠疫情的蔓延导致全球供应链受到严重冲击，SpaceX的“星链”卫星生产运营同样受到影响。2021年下半年，SpaceX公司高层在多个场合明确表示，其“星链”生产受到全球芯片产能不足的影响。2021年11月，SpaceX向部分“星链”预订用户发送邮件称，因芯片供应不足导致其地面用户终端生产率下降，因此原计划于2021年底交付的用户地面终端，不得不推迟至2022年。甚至“星链”卫星发射所需的火箭燃料组成部分的液氧，也因疫情出现短缺，影响了火箭的发射。为缓解供应链难题，SpaceX一是针对芯片等短缺零部件，向相关合作生产商提前预付货款，以求稳定供应；二是自行研发、生产部分芯片，同时考虑到新建芯片流水线的巨大时间与经济成本，考虑并购台湾的芯片工厂；三是进一步强调供应链的战略规划、风险评估管理，特别是为卫星地面系统相关材料、组件和制造寻找替代供应商，以降低单一来源采购风险，确保供应连续。

　　（二）网络安全性仍有差距

　　“星链”作为互联网服务网络，对网络安全高度关注。如在用户地面终端方面，除签名验证等软件安全措施外，还通过采用自研、定制且未公布架构的处理器，防止可能的黑客攻击。但由3000余颗卫星组成的网络服务即将覆盖全球，数十万用户终端广泛分布于美欧等地区，并正在向其他地区拓展，为网络攻击干扰提供了有利条件。一是虽然美军方声称，在俄乌战争初期，SpaceX通过快速更新软件代码，成功应对俄罗斯对“星链”的网络攻击与干扰，但事实证明，“星链”网络并非牢不可破。比利时鲁汶大学的一位安全研究员近期就利用自制电路板，成功绕过“星链”用户地面终端的安全防护措施访问整个网络，且其成本仅25美元。二是近期“星链”在乌克兰战场出现的服务中断，不能排除部分网络硬件随着战场形势的变化而被俄军控制、其网络被俄方破解、网络通信受到俄方干扰等多种可能。三是“星链”星座的整体稳定性仍存在不足，在2021年8月、2022年1月、4月及8月底四次中断，时间30分钟至数小时不等，影响全球的“星链”用户，其网络的稳定性、安全性仍需进一步完善提高。为此，SpaceX推出奖励计划，鼓励黑客对“星链”进行攻击，其意就在尽早发现系统漏洞、硬件缺陷，防止网络系统因恶意攻击而受损。

　　（三）政治立场制约应用前景

　　无论是“猎鹰”可回收火箭还是“星链”低轨卫星，都是由马斯克带来的巨大创新。但马斯克作为SpaceX、“星链”的核心人物，其明确的政治立场、“猎鹰”火箭特别是“星链”卫星的巨大军事应用潜力，都为真正实现全球应用造成巨大阻碍。SpaceX公司及马斯克基于其政治立场，与美国政府的国家利益与地缘政治相绑定，首先，将“星链”服务应用于俄乌冲突，并在其中为美西方及乌政府、军队提供支持，开创了商用卫星通信网络直接介入他国军事冲突的先例；其次，马斯克10月初通过社交媒体就结束俄乌冲突提出4项建议，包括承认克里米亚为俄一部分等内容，引起乌国内强烈不满；最后，针对近期伊朗国内的民众抗议行动，SpaceX在未按国际规定取得伊朗政府批准的情况下，仅根据美国务院同意便于9月下旬宣布启动对伊朗境内的“星链”服务，使“星链”科技创新光环更加黯淡、政治工具色彩变浓。“星链”越来越明显的政治化、军事化、意识形态化特点，将进一步限制其未来的应用前景。

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