2019年至2021年,是人類航天探索與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合的關(guān)鍵三年。在新冠疫情全球蔓延的背景下,航天與互聯(lián)網(wǎng)不僅沒(méi)有放慢腳步,反而協(xié)同突破,共同勾勒出一幅“天地互聯(lián)”的壯闊圖景。
一、低軌巨型星座的規(guī)模化部署與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)落地
這三年最矚目的成就莫過(guò)于低地球軌道(LEO)寬帶星座的實(shí)質(zhì)性建設(shè)。以SpaceX的“星鏈”(Starlink)計(jì)劃為首,航天技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從“探索星辰”到“服務(wù)地球”的根本性轉(zhuǎn)變。
- “星鏈”的狂飆突進(jìn):自2019年5月發(fā)射首批60顆試驗(yàn)星后,SpaceX開(kāi)啟了史無(wú)前例的高頻次發(fā)射。到2021年底,“星鏈”在軌衛(wèi)星數(shù)量已超過(guò)1700顆,初步具備了為全球部分地區(qū)提供高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的能力。其用戶終端(“星鏈鍋”)的迭代與Beta服務(wù)的推廣,標(biāo)志著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)正式從概念走向家庭和企業(yè)用戶,為偏遠(yuǎn)地區(qū)、航空、航海提供了革命性的連接方案。
- 全球競(jìng)賽與生態(tài)雛形:與此OneWeb在經(jīng)歷破產(chǎn)重組后,于2020年底重啟發(fā)射;亞馬遜的“柯伊伯計(jì)劃”加緊推進(jìn);中國(guó)也啟動(dòng)了“GW”星座計(jì)劃。一個(gè)由數(shù)萬(wàn)顆衛(wèi)星組成的、覆蓋全球的太空互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施雛形初現(xiàn),催生了新的火箭發(fā)射、衛(wèi)星制造、地面終端和應(yīng)用服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈。
二、深空探測(cè)與星際互聯(lián)網(wǎng)的初步實(shí)踐
在服務(wù)地球的航天技術(shù)也將互聯(lián)網(wǎng)的邊界推向更深遠(yuǎn)的宇宙。
- 火星“云”測(cè)控與數(shù)據(jù)洪流:2020-2021年,全球迎來(lái)火星探測(cè)窗口期。中國(guó)的“天問(wèn)一號(hào)”一次性完成“繞、著、巡”,美國(guó)的“毅力號(hào)”火星車(chē)攜“機(jī)智號(hào)”無(wú)人機(jī)成功著陸。這些任務(wù)產(chǎn)生了海量的高清圖像、光譜數(shù)據(jù)和科學(xué)信息,對(duì)深空通信網(wǎng)絡(luò)提出了極高要求。NASA的深空網(wǎng)絡(luò)(DSN)與歐空局的ESTRACK網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作,如同地火之間的“星際寬帶”,確保了數(shù)據(jù)的高效回傳,并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向全球公眾近乎實(shí)時(shí)地共享探索成果,實(shí)現(xiàn)了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的“全球云同步”。
- 月球通信與導(dǎo)航架構(gòu)的構(gòu)想:隨著各國(guó)月球探測(cè)計(jì)劃的升溫,構(gòu)建地月空間專用通信導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)(如“月球互聯(lián)網(wǎng)”)的討論從概念進(jìn)入技術(shù)論證階段,為未來(lái)的可持續(xù)月球探索奠定基礎(chǔ)。
三、航天產(chǎn)業(yè)與云計(jì)算、AI的深度融合
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)深刻改變了航天產(chǎn)業(yè)的研發(fā)與運(yùn)營(yíng)模式。
- “云上”航天與協(xié)同設(shè)計(jì):基于云計(jì)算的高性能計(jì)算和仿真平臺(tái),使得復(fù)雜的軌道計(jì)算、航天器流體力學(xué)和結(jié)構(gòu)仿真得以在“云端”高效進(jìn)行,降低了研發(fā)門(mén)檻與成本。全球分布的工程團(tuán)隊(duì)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)同設(shè)計(jì)。
- AI賦能自主運(yùn)行與數(shù)據(jù)挖掘:航天器日益增強(qiáng)的自主運(yùn)行能力離不開(kāi)AI算法。例如,衛(wèi)星星座的自主避碰管理、火星車(chē)的自主路徑規(guī)劃等。AI和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于對(duì)海量地球觀測(cè)數(shù)據(jù)、天文觀測(cè)數(shù)據(jù)的快速處理與智能分析,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為氣候研究、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警等提供即時(shí)服務(wù),極大提升了航天數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值和普惠性。
四、商業(yè)航天與新互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的爆發(fā)
商業(yè)航天的成熟與互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的結(jié)合,催生了新的業(yè)態(tài)。
- 太空旅游與“直播上天”:2021年,藍(lán)色起源、維珍銀河等公司相繼成功實(shí)施亞軌道載人首飛,不僅開(kāi)啟了商業(yè)太空旅游的新紀(jì)元,其全程通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行的高清直播,更讓全球觀眾以前所未有的視角“沉浸式”體驗(yàn)太空,激發(fā)了公眾的航天熱情。
- 遙感數(shù)據(jù)即服務(wù)(DaaS):以Planet Labs等公司為代表的商業(yè)遙感星座,實(shí)現(xiàn)近乎全球每日覆蓋。它們通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),以API接口或在線服務(wù)的形式,為政府、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)提供及時(shí)、靈活的遙感數(shù)據(jù)服務(wù),應(yīng)用于金融、保險(xiǎn)、物流、城市規(guī)劃等多個(gè)領(lǐng)域。
2019至2021年,航天技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)已從兩條平行線演進(jìn)為緊密交織的雙螺旋。航天為互聯(lián)網(wǎng)提供了無(wú)遠(yuǎn)弗屆的覆蓋載體和前所未有的數(shù)據(jù)源,而互聯(lián)網(wǎng)則為航天注入了敏捷開(kāi)發(fā)、普惠服務(wù)和商業(yè)模式創(chuàng)新的強(qiáng)大動(dòng)能。這三年所取得的壯舉,共同指向一個(gè)未來(lái):一個(gè)地球與太空深度聯(lián)通、智能協(xié)同、全人類共享成果的數(shù)字文明新時(shí)代。