根据安排,SpaceX计划于5月15日22:30 EDT(16日02:30 UTC)发射第一批Starlink卫星。发射窗口预计将持续约90分钟。

SpaceX的两颗Starlink原型卫星于2018年2月发射升空

首批60颗卫星将进入轨道

马斯克在Twitter上表示,第一批60颗Starlink卫星已经安装到猎鹰9号火箭上。简单地说,如果所有航天器都能健康地进入轨道,SpaceX将很容易通过一次发射就成为全球五大商业卫星星座之一的运营商和拥有者。这一史无前例的第一步表明,SpaceX的Starlink卫星在未来可能需要彻底重新定义其实用性。

从0到100

SpaceXde 竞争对手OneWeb在2019年2月进行了首次发射,他们未来计划发射的20-30颗卫星,但首次发射仅将5颗卫星送入轨道。马斯克一次就将数量提高到60颗,打破各种行业标准/传统。

尽管距离第一次试射已经过去了大约15个月,SpaceX的Starlink团队在过去的6-9个月里才真正进入大规模生产的阶段。到目前为止,该公司还没有专门的卫星工厂--加州霍桑的空间太小,施展不开。Starlink卫星的设计、生产和组装是在西雅图雷德蒙德地区的3-4个独立的建筑中完成的。

SpaceX在西雅图的一处设施

SpaceX的Starlink团队在大约半年的时间里,几乎悄无声息地完成了从研发到大规模生产(数十颗卫星)的转变。过去几个月,SpaceX计划发射的数十颗卫星(每颗可能重200-300千克(440-660磅))也成功地从西雅图飞往卡纳维拉尔角,现在整流罩都已合上了。

在某种程度上,这批60颗卫星的试飞还只是部分原型,可能相当于马斯克去年提到的第二轮试飞。这组卫星没有星间的激光(光学)链路,也就是缺乏在卫星间组网的能力。根据FCC的文件,首批75颗卫星将是部分原型卫星,随后不久将是第一颗定型的卫星。

如果这只是第一步…

与此同时,Shotwell在2019年卫星会议上表示,SpaceX今年可以发射2到6个专用的Starlink任务,具体取决于第一批任务的表现。换一种稍微不同的说法,以她暗示的60颗卫星为例,将这个数字乘以6,你就得到了她认为SpaceX理论上能够在未来7.5个月生产和交付的航天器的数量。

SpaceX在八颗下一代铱星任务中实现的有效载荷超过10,000公斤(22,000磅),这些卫星被发射到大约630公里(390英里)的轨道上,需要一个上面级惯性飞行和第二次在轨燃烧。此外,铱星的任务并没有得到Starlink沿地球旋转轴向东发射的效率优势。尽管如此,猎鹰9号Block 5推进器在铱星发射后仍然能够在距离大陆不到250公里(155英里)的地方着陆。最近首次发射的载人龙飞船任务中,猎鹰9号将大于13000公斤(28700磅)的有效载荷送入200公里(125英里)的轨道,以及一艘无人驾驶飞船进入500公里(310英里)轨道中,为了安全,这次任务留有大量余量。

铱星的试验装置

和人的高度作比较

因此,Starlink-1的目标轨道比Iridium Next低三分之一,而无人驾驶飞船的轨道高度约为2.5倍。合在一起,SpaceX公司的首个Starlink有效载荷很可能超过1.3万公斤,最终可能成为该公司尚未发射的最重的有效载荷。

让我们看看SpaceX的首次Starlink发射可能会是什么样子

假设发射时的有效载荷为14000公斤(31000磅),最坏的情况是有400公斤的宇宙飞船和一个2000公斤的分配器,一次猎鹰9号的返回式发射就能将>60颗卫星送入轨道。

当然,这完全忽略了SpaceX标准猎鹰有效载荷整流罩的可用体积。目前尚不清楚SpaceX将如何在不严重限制其设计和能力的情况下,将24颗/更不用说60颗,高性能卫星纳入上述整流罩。假设SpaceX愿意提供某种形式的新闻发布和/或在其网络直播上提供航天器部署的实时视图,那么在发射之前,该公司对这个问题的解决方案实际上仍没有答案。考虑到与OneWeb、Telesat、LeoSat等公司竞争的残酷本质,这一点并不能得到保证。

总而言之,如此重大的行动,对SpaceX实现其雄心勃勃的Starlink星座的能力来说,是个极好的兆头,而且实现得如此之快。对于地球上那些没有可靠互联网接入或根本没有任何接入的人来说,更快的Starlink,以及相互竞争的星座,就能实现,全人类就能更快地享受到互联带来的诸多好处。对于那些受Comcast和Time Warner Cable等垄断集团控制的公司来说,也同样受欢迎。

SpaceX的StarLink联网卫星

大小比较

SpaceX的卫星发射计划分为两步,首先向1150km轨道高度发射1600颗卫星,然后再发射2825颗卫星并将它们分别安置在1110km、1130km、1275km和1325km这四个轨道高度上。第一步发射的1600颗卫星轨道倾角为53°,分布于32个轨道,每个轨道部署50颗卫星。第二部发射的2825颗卫星,其中1600颗的轨道高度为1110km,轨道倾角53.8°,分布于32个轨道,每个轨道部署50颗卫星;其中400颗的轨道高度为1130km,轨道倾角74°,分布于8个轨道,每个轨道部署50颗卫星;其中375颗的轨道高度为1275km,轨道倾角81°,分布于5个轨道,每个轨道部署75颗卫星;其中450颗的轨道高度为1325km,轨道倾角70°,分布于6个轨道,每个轨道部署75颗卫星。

按照1150km的轨道高度计算,每一颗卫星大约可覆盖半径为1060km的区域,覆盖面积大约为350万平方公里。

SpaceX计划发射的通信卫星重量约为386公斤,规格为4m×1.8m×1.2m,相当于一辆迷你Cooper汽车。每颗卫星有两块太阳能电池阵,每块的面积为12m2 。工作的频率在35-50GHz之间。

SpaceX的卫星系统将主要被用于为全球个人用户、商业用户、机构用户、政府和专业用户提供各种宽带和通讯服务。SpaceX初期部署800颗卫星上天后,SpaceX就能提供覆盖全美和全球的宽带服务。一旦经过最终部署(Final Deployment)的彻底优化,这个系统就能为全美和全球消费者和商业用户提供高带宽(最高每用户1Gbps)、低延时的宽带服务。

StarLink、OneWeb和Telesat Ngeo DataSat星座的有趣比较

SpaceX拥有4425颗模拟卫星,在除极北和极南之外的所有领域都处于明显领先地位,但Telesat只有117颗卫星,比OneWeb(720颗)平均可见卫星更多,因为它们的最小仰角是20°,而OneWeb是55°(SpaceX的是40°)。

请注意:SpaceX的覆盖范围在其卫星运营中心所在的西雅图纬度附近达到峰值,许多大型贸易和金融城市拥有30颗或更多可见卫星:

估计了每颗卫星的平均数据速率和每个星座的总系统吞吐量,然后计算了实现满负荷运行所需的地面站数量:

请注意,随着地面站数目的增加,微小的改善会减少。例如,各有50个地面站,吞吐量分别为SpaceX--16.8Tbps、OneWeb--1.47Tbps和Telesat--2.66Tbps。