Starlink 是什么 ?

这是一篇翻译自 Reddit ([原帖链接](https://www.reddit.com/r/Starlink/comments/ayec7p/starlink_faq_2019_edition/)) 关于 SpaceX 计划的 Starlink 卫星网络的介绍。有添、减、改。


# Starlink 是什么？

Starlink 是一个设计为拥有11943颗卫星的星座系统，目标是在世界任何角落提供低价、高速的网络连接服务。Tom Praderio 是 SpaceX 的硬件工程师，他在 Starlink发表会上说:"这个系统若成功的话，将可以给世界上低密度至中密度人群地区提供可承担的高速网络连接服务，还包括那些如今都还未有互联网连接的地区。"Elon Musk 说:"重点是将创造一个全球性的通信系统。在长远看来，它将会像是一个建设在太空中的互联网。我们的目标是互联网的主要流量都能通过该星座系统传输，以及10%的地区性网络和商业网络的流量能通过它传输。"

**为何命名为Starlink？** Elon Musk 在2018年2月21日的[推特](https://twitter.com/elonmusk/status/966418678160924672)说：“若对该命名感兴趣的话，其实该名字是受 The Fault in Our Stars 启发”。注释：这本书作者是 John Green ，Elon 曾考虑命名为 Skynet ，但又因为一系列原因最后选择的 Starlink （我不能找到来源 -- SeanBrockest）。

**Starlink 卫星的具体资料是怎么样的？**

- 根据 SpaceX 提交给 FCC 的申请书来看，质量是 386 kg /颗
- 每颗体积是 1.1 m × 0.7 m × 0.7 m，并且有两个 2 m × 8 m 太阳能电池帆板 （基于 Tintin A 和 Tintin B 两种型号）
- 卫星可以保持在三个轴方向的稳定，并且可以通过动态控制来维持在轨道平面的位置 
- 卫星同时携带有相机和传感器，可以提供卫星地图服务、探测服务、空中测量服务。
- 5年寿命
- 在寿命结束后，可通过控制使其离轨坠入大气层
- 期望在 SpaceX 位于华盛顿州的 Redmond、Brewster 两地的工厂能够实现大规模生产
- 83 个轨道，分布于海拔 1,110km 至 1,325km 
- 初期 1600 颗，最终达到 2825 颗。在发射 800 颗后，即可开始大范围的商业服务

第二阶段的 7518 颗卫星是位于 VLEO （Very-Low-Earth Orbit，超低地球轨道）的卫星系统，海拔约 322km，目的是提高在高密度人口地区使用的总带宽，以及带来更低的延迟。

**整个系统的的带宽是多少？**在 12000 颗卫星全部投入使用后，每颗可提供 20 Gbps，总共就是 12000*20 Gbps = 240,000 Gbps = 24 Tbps 。需要注意的是，这只是简单的乘法估算，与实际能够提供多大带宽可能毫无关系。

**SpaceX 需要发射多少次火箭才能把 4425 颗 卫星送入轨道？**这有很多不同的计算方法，但真实的答案是我们（指网友们）还并不知道。我们可以根据火箭的承载体积和重量大致进行估算，但我们还并不知道实际操作时会有哪些不同，比如火箭一般是可以一次性发射多颗卫星的，但这并不意味着一次发射的多颗卫星可以正确分布到预定的轨道，因此不能只看火箭一次能装多少颗卫星。根据 SpaceX 提供的火箭载荷信息，Falcon 9 （猎鹰9号）最大可以承载 25 颗 这样的卫星（只考虑荷载重量，而不靠虑体积情况下，下同），Falcon Heavy （猎鹰重型）最大可以承载 72 颗。Big Falcon Rocket （大猎鹰火箭）最大可以承载 388 颗。我们还不确定到底能够在火箭里放多少颗，更不确定一次发射的多颗卫星是否能进入合适的运行轨道。

如果接着按上面的计算，在5年内完成计划的话，Falcon 9 平均每年需要发射 36次，Falcon Heavy 平均每年需要 22次，Big Falcon Rocket 总共只需要 13次。

**SpaceX 需要为建设和维护 Starlink 花费多少？**Elon Musk 估计过花费在 100亿到150亿美元。Gwynne Shotwell 在 TED 的采访提到 Starlink 花费大约在 100亿美元。SpaceX 对其可重复利用的 Falcon 9 火箭，每次发射报价在 6200千万美元。因此 4425 颗卫星，Falcon 9 (Block 4型)火箭每次发射 25 颗的话，共需要 177 次发射，合计发射费用大约在 110亿美元。若 SpaceX 使用 Block 5型，或是用 Falcon Heavy、Big Falcon Rocket 一次性发射更多颗的话，花费应该比 110亿美元更低。

**Starlink会提供卫星电话服务吗？**不会。因为天线的需要，所以它不会提供卫星电话服务（但通过天线设备提供的网络拨打VOIP电话是没问题的），也不会代替你的手机的运营商。然而你需要知道的是，基于分组数据的电话服务会越来越流行，到那时候，Starlink 可以轻易压倒这些电信运营商，虽然这不会是一个直接的替代，这还因为你需要特定的天线才能与 Starlink 的卫星进行通信。

**需要使用什么样的天线才能与 Starlink 的卫星进行通信呢？**它将使用一个叫 **平面相控阵天线** （英译：flat Phased Array antenna）与 Starlink 的卫星进行通信，并且形状和大小是类似于 扁平的披萨盒，或者是 盒盖后的笔记本电脑，价格估计在 100 至 300美元。你需要把该天线（一块板）对到天空，可以放到你的屋顶上或屋外的平地上，放窗户旁当然也行，但可能就要失去另一部分天空的卫星了。该天线可以接收卫星的信息，也可向卫星发送信息，带宽可以达到 Gbps 级别。（OneWeb 的创始人Greg Wyler曾在推特发过几种不同尺寸的天线,并简单介绍了一点价格、带宽、信号的信息。[#503(16×16)](https://twitter.com/greg_wyler/status/1081989389453066240) [#517(8×8)](https://twitter.com/greg_wyler/status/1100457469598466049) [#517(8×8)](https://twitter.com/greg_wyler/status/1111659447816982535)）

**为什么偏要 平面相控阵天线 呢？**平面相控阵天线，可以想象成是对向天空各处的一群天线，所以你不用担心它是否能够对准卫星。它还会自动跟踪在天空中运动的卫星，在一个卫星移动到地平线尽头后，它会自动切换到另一颗卫星（它可能在信号质量已经不太好的情况下就开始了切换，并且它也能够同时连接多颗卫星）。

**我可以在我车上装一个天线吗？**当然可以。你可以在你的小车、露营车、船、飞机、火车等其他各种交通工具装此天线，只要天线能对向天空。但天线不能在你的车库、茂盛树林的公园或者隧道使用。

**Starlink 的提供的网络服务一个月要付多少钱呢？**完全不知道。SpaceX 的目标之一是让提供可承受的网络服务，但也有可能根据不同地区价格而不同。一些人估计价格在一个月50美元以下，但话又说回来，这只是人们讨论的观点，真实情况是怎么样的我们真不知道。

**预计平均每个用户可以达到多少网速？**不知道。目前 SpaceX 并没有实际的宣布，到 SpaceX 宣布价格、速度的那一天还有很长的一段时间。仅管 SpaceX 曾提到可以达到  Gbps 级别。

**它会有使用到一定流量后限速的政策吗？**不知道。可能会有吧，纯属推测。

**Starlink 会有网络中立吗？**或许有。虽然没有详细信息，但看样子网络中立是符合 Elon Musk 的要求的。

**我的国家或地区可以使用 Starlink 的网络接入服务吗？**Starlink 的卫星覆盖全球，全球只要见得到天空的地方应该是可以使用的。但是，这也需要看你国家的政府是否允许。一些国家的政府并不希望它的人民可以访问到无过滤的互联网。不过话又说回来，这个天线很小，只需要一些电力就可以使用，应该有很多方式隐藏天线并且避免被探测到（无线电波频谱是有限的，因此各国政府都对无线电波进行了严格的管制。Starlink 若真正建立后，也需要在每个国家的电波管理机构进行正式申请，申请获许后才能正式向此国家的地区推出服务）。

**它会运行哪种网络？**[Elon - Feb 25th 2018](https://twitter.com/elonmusk/status/967712110661615616) - 会比 IPv6 更简单，而且有更小的包处理时间。
对于 p2p 网络，[Elon - Feb 25th 2018](https://twitter.com/elonmusk/status/967728299282595840) - 会有硬件级别的端对端加密。不像当前的计算机技术容易遭受黑客，如果有任何我们已发现的漏洞，我们会立即通过全球网络发布更新。

**它使用无线电波的哪个频段？**Ku、Ka 频段。Ku 和 V-band 供用户连接。Ka 和 V-band 供地面站连接、跟踪、测量、控制。详细频段信息如下：

- 卫星至用户 - 10.7 – 12.7 GHz
- 用户至卫星 - 14.0 – 14.5 GHz
- 卫星至地面站 - 17.8 – 18.6 GHz 18.8 – 19.3 GHz
- 地面站至卫星 - 27.5 – 29.1 GHz 29.5 – 30.0 GHz
- （其他测量、控制服务）卫星至地面 - 12.15 – 12.25 GHz 18.55 – 18.60 GHz
- （其他测量、控制服务）地面至卫星 - 13.85 – 14.00 GHz

**我可以在天空中看到这些卫星吗？天空中一次能有多少 Starlink 的卫星？**Starlink 的卫星比汽车还小，而且在 1000km 远，所以不借助设备你是看不见的。在夜晚，如果发射的激光正好照到 Starlink 的卫星，那么就有可能看得到卫星反射回来的光。若在一个四周都空旷的平地，四周都可以看到天空的地平线，这时你所在的天空在任何时刻都会有3颗 Starlink 的卫星。（注释：这里有错误，3颗有点少。根据本帖 Redlurker4now 的回复，这取决于你的坐标，大概在10-60颗之间）

**这么多卫星，它们会有可能发生碰撞吗？**有可能的。2009年，一颗铱星卫星与了一颗已停用的俄罗斯通信卫星相撞，且造成大约1000块大于10厘米的碎片，这些碎片成为了俗称的太空垃圾，给其他卫星的正常运行增加了风险。

**Starlink 需要处理的一些地理政治问题是什么？**一些国家希望严格控制互联网。 理论上，您需要在世界任何地方获得未经过滤的访问只需要天线设备和已付费的帐户。SpaceX 计划根据具体情况与政府合作提供服务。

**Google 在哪里呢？**Google 已经向 SpaceX 投资了数亿的美元。传言 Google 也参与建设此网络并拥有一定权利。

**卫星比起光纤有哪些优势？**光在光纤中的传播速度是真空中速度的30%至50%，所以在达到一定距离后，比如伦敦到悉尼的卫星的延迟很可能会比光纤通信低。在短距离下，比如布鲁塞尔到阿姆斯特丹这种较短距离的通信，卫星的延迟则会比光纤高得多。卫星的最大优势在于，不用在地面铺设光纤这些设施，即可以在任何地区提供服务。但这不代表光纤不重要，Starlink 的地面站同样需要接入光纤。卫星算是光纤通信的互补，主要原因还是在于光纤的带宽容量比卫星的无线电波的带宽容量大多的缘故，且光纤不会发生干扰，卫星的无线电波容易发生干扰的。（光同样也属于无线电波的一种）

**有哪些缺点呢？**在高密度人口下，平均带宽就会很低。天气原因可导致信号衰减。

**Starlink 的卫星通信与其他的卫星通信有什么不同？**老旧的卫星通信解决方案，带宽有限、延迟高，主要是因为使用的高轨道的同步卫星和老旧的通信技术。地球同步卫星轨道的海拔在 35786km，因为光速约30万千米/秒，不考虑信号的调制解调速度，且就按 35786km算，传输一个来回的信息需要35786×2/300000=238.57ms，实际的运用情况会比 238.57ms大很多。而 Starlink 的卫星是在 LEO （Low-Earth Orbit，低地轨道）的卫星，海拔在 1000km左右，比地球同步卫星轨道低的多，因此延迟也小的多。如果不考虑调制解调速度，就按 1000km算，那么延迟是 1000×2/300000=6.67ms。

**在我能使用 Starlink 的卫星接入网络前，会发生哪些里程碑事件?**

- Tintin A & B 卫星的测试需要完成（2019.03更新，大量推特表明他们对测试结果感到高兴）
- 处理卫星与用户、卫星与卫星、卫星与地面站通信的软件系统，卫星星座控制系统，碰撞检测，控制离轨，安全性等等各种技术需要完成
- 硬件方面需要完成天线、卫星、火箭的装载发射
- 工厂需要解决卫星的大规模生产问题，想想 Tesla model 3 的产量问题
- SpaceX 在起初 800 颗卫星下开始提供服务

**还有其他的与 Starlink 竞争的 LEO 星座系统吗？**

- OneWeb - 在 2017年6月 获得 FCC 许可，将发射 720 颗卫星，预计在 2019年为阿拉斯加提供服务
- HughesNet Gen5 - 25Mbp下载，3Mbp上传。大约有 5颗 GEO 卫星（地球同步卫星）
- Exede/ViaSat - 12-25Mbps 下载。4颗 GEO 卫星
- Globalstar -  LEO （低地轨道）卫星星座，提供卫星电话和低速数据通信
- Iridium satellite constellation （铱星卫星星座）– 66颗 LEO 卫星 提供卫星电话服务
- ORBCOMM – 在775 km轨道上运行的31颗 LEO 通信卫星群提供全球资产监测和信息服务
- O3b (Other Three Billion) - 由SES在 MEO（中地球轨道）目前有16颗轨道卫星，另有4颗计划于2019年
- LeoSat  - 在规划阶段。108颗 LEO（1400千米）卫星，耗资30亿欧元
- Amazon Project Kuiper - 计划3236颗卫星，分布在3个不同高度。784颗位于590km，1156颗位于630km，1296颗位于610km

**时间线**

2015 - Elon Musk在一次西雅图的访问中宣布此计划
2017 - 添加卫星地图拍摄、远程探测、空中测量服务
2017.10 - SpaceX 向 FCC 提交在陆地测试卫星通信系统的申请
2018.01 - 在 Redmond 工厂进行陆地测试卫星通信系统
2018.02.22 - 发射了2种类型的卫星，分别是 Tintin A & B
2018.3.29 - FCC 同意了 SpaceX 在美国和全球提供卫星网络的计划。FCC 的投票情况是 5:0

**未来的重要节点**

- 起初的800颗卫星开始提供服务
- 第一阶段的4425颗卫星完成
- 最终另外的7518颗卫星完成
- 2024.03 - FCC 规定的第一阶段的一半数量（2213颗）的卫星投入使用的节点
- 2027.03 - FCC 规定的第一阶段的卫星全部（4425颗）投入使用的节点

注释：若 SpaceX 未按时完成目标，FCC 有可能收回频谱的使用权



**更新**

本贴 Toinneman 的回复 ：
[SpaceX 在2018年晚些时候，向 FCC 提交了一些修改](https://fcc.report/IBFS/SAT-MOD-20181108-00083/1569860)。但据我所知，还未获得 FCC 批准。
有几项值得提及的修改：

- 1584 颗卫星将运行在海拔 550km，而不是原来的 1150km
- 更少的卫星轨道（24个，而不是 32）
- 每个轨道将有更多卫星（66颗，而不是50）
- 与原设计相比，SpaceX能够将霍尔效应电力推进系统所需的整体工作量减少至少50％
- 每颗卫星只有4个而不是5个激光链路



**查阅资料**
[Wikipedia - Starlink](https://en.wikipedia.org/wiki/Starlink_(satellite_constellation))[FCC application - PDF format](https://ecfsapi.fcc.gov/file/10930198417378/NTIA%20Asst.%20Sec.%20Letter%20to%20FCC%20Chairman%20in%20ET%20Dkt%2013-115.pdf)
[TECHNICAL INFORMATION TO SUPPLEMENT SCHEDULE S](https://cdn3.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/8174403/SpaceX_Application_-.0.pdf)
[How many Starlink Satellites could a single Falcon Heavy fly?](https://np.reddit.com/r/SpaceXLounge/comments/7yzunt/how_many_starlink_sats_could_a_single_fh_deliver/)
[SpaceX Starlink announcement - Seattle 2015](https://www.youtube.com/watch?v=AHeZHyOnsm4&feature=youtu.be)
[Patricia Cooper described the planned satellite constellation at a US senate hearing](https://www.youtube.com/watch?v=v5-WCwZ4cSE)
[Information on Tintin A & B](http://space.skyrocket.de/doc_sdat/microsat-2.htm)[FCC Authorization for Starlink](https://transition.fcc.gov/Daily_Releases/Daily_Business/2018/db0329/DOC-349998A1.pdf)
The original thread that this replaces was posted by [/u/Redlurker4now](https://www.reddit.com/u/Redlurker4now)/ and was compiled from information originally posted by [/u/vghjdfghduyrthuyedrt](https://www.reddit.com/u/vghjdfghduyrthuyedrt)