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==卷首語===================

2月24日,霹靂一般驟然發生的俄羅斯對烏克蘭的軍事行動,相信對許許多的國人心理造成衝擊。在中國持續保持經濟活力,且國力輻射逐步攀向更高峰的時代,發生在歐洲強國之間的地緣政治事件,我們顯然已經無法再像從前那樣做到淡定迴避、韜光養晦了。那麼從容面對、謹慎審視這場戰爭的起因、現狀和未來就顯得尤為重要。

當然,我們的關注點還是會集中在科技領域而非純粹的軍事領域。我們也注意到一些通訊、汽車和電子行業的同仁也在這幾天開始討論發生在戰爭中的一些技術問題,比如Starlink星鏈系統在烏克蘭的部署問題……

本文不帶有任何政治傾向,我們只是試圖分析Starlink在地面快速部署的技術可行性,以及ElonMusk決定在烏克蘭開啟星鏈的原委曲直呈現。

===================車右智能==

源於一場發生在twitter上的口水仗

德米特里·奧列戈維奇·羅戈津(俄語:Дми́трий Оле́говичРого́зин,下文我們稱為Rogozin),1963 年 12 月 21 日出生,是俄羅斯政治家。自 2018 年起擔任俄羅斯聯邦航天局局長。此前,他曾於2011 年至 2018 年擔任俄羅斯副總理,負責國防工業。就是下面這位:

圖一【Russia-Ukraine-1.png】來自維基百科羅戈津詞條插圖,URL:https://en.wikipedia.org/wiki/Dmitry_Rogozin;

2月24日俄軍正式開啟軍事行動以來,北約和整個西方世界持續的制裁行動逐步升級、愈演愈烈。在這個激烈的大環境下,俄羅斯航天局在俄羅斯反制裁行動中扮演了至關重要的角色。道理很簡單,航天——這是俄羅斯為數不多能直面鋪天蓋地的制裁行動,實行有效反擊手段的技術領域。俄羅斯在歷史悠久的航天活動中所逐步積累起來的技術優勢體現在很多方面,尤其在載人航天、星際探索、和航天體系建設中的獨立性和高可靠性上,保有相當大的技術獨特性和局部優勢。

在這個大的環境下,偏偏這位局長羅戈津老兄還恰好是一個Twitter和Facebook的活躍用戶(感興趣的讀者可以去follow https://twitter.com/Rogozin他的賬號)。這其實也不奇怪,因為俄羅斯航天界一向顯示出強烈的獨立於俄羅斯傳統地緣政治的局限性,和世界航天系統走得非常近非常近,幾乎可以說是360度全方位無死角。俄羅斯航天局同時和歐空局、NASA、印度航天局和中國國家航天局保有緊密的技術合作。熟悉和愛好航天領域的國人實際上都清楚,我們國家在最近三十年所逐步累積出的「神舟」載人航天系列技術與產品,即與俄羅斯航天業有着千絲萬縷的關係。這種級別廣泛的國際技術合作還體現在:ISS國際空間站有專屬的俄羅斯核心艙段,歐空局和NASA在星際探索飛行上和俄羅斯有緊密的合作關係,且NASA在過去十幾年的ISS往返飛行任務中,完全依賴俄羅斯聯盟飛船的現狀……直到最近SpaceX的橫空出世才緩解了這種單向依賴的局面。

可能正是這種長期的國際合作歷史和習慣,讓這位羅戈津局長老兄在Twitter上態度比較沖且口無遮攔,尤其在持續受到西方制裁的具體細節公布之後,羅戈津在2月25日一口氣發了七八條推特以示他對於美國主導的、針對俄羅斯國家航天產業的制裁行為的憤怒。因為他的推文都是俄文構成,小編就不逐一貼在這裡了,裡面有條關鍵信息如下:

圖二【Russia-Ukraine-2.png】來自twitter的羅戈津推文截圖,URL:https://twitter.com/Rogozin/status/1496934100363587587;

羅戈津這七條推文逐一指出了美國Biden總統對於俄羅斯航天的制裁所期望達到的目標並作出解釋和反擊,口氣非常不友好。不過現在這個局面下似乎也沒有必要保持禮貌了。在圖2這一條,羅戈津說,「因為貴國的商業天才(暗指Elon Musk)在近地軌道上造就的垃圾網絡(暗指Starlink)位於550Km高度,而ISS國際空間站的高度在350-380Km的高度,所以客觀上造成了ISS需要保持持續和高可靠性的動力來對突發的潛在有害碰撞事件進行軌道調整和規避(小編:這個倒不是羅戈津危言聳聽,今年一月份發生的中國狀告NASA對於SpaceX的星鏈系統軌道通報信息不力,導致中國空間站兩次面臨危險接近,從而被迫調整軌道的事件還餘音在耳)。這個動力源目前是完全由停靠在ISS上的俄羅斯進步貨運飛船來提供的,所以請您掂量一下這個後果。而且為了避免ISS逐步失速並墜入大氣層,這個500噸的龐然大物,有可能會不受控制地砸到美國、歐洲、中國和印度任何一個國家的領土內,而不包含俄羅斯,因為俄羅斯不在ISS的現行軌道下方,這個後果和風險Biden先生考慮過了嗎?還是您的老年痴呆症阻止了您的理性思維……?」(小編:大意如此,小編沒有逐字翻譯)

羅戈津的言辭除了禮貌問題其實沒有什麼其它的技術問題,國際航天領域和俄羅斯航天技術的緊耦合性一直是國際政治爭端之外超然獨立的典範。但這種環境下的這種言論,很顯然會引發不同意見者的劇烈反彈。一位在NASA供職的專門負責ISS日常新聞報道的編輯,針對羅戈津的言論發表了更長的回擊(小編:超過10條推文),他甚至提供了一個利用美國SpaceX的龍飛船取代俄羅斯飛船及艙段,來提供新的動力源的具體方案。

圖三【Russia-Ukraine-3.png】來自twitter的@space_pete推文截圖,URL:https://twitter.com/Space_Pete/status/1497029449455312901;

上圖3中所顯示的新的ISS艙段配置中,已經拿掉了俄羅斯艙段,並利用新出現的3個龍飛船來提供足夠的軌道調整和姿態控制動力源。我們的文章里不會論證這個方案是否可行和可靠,顯然已經超出了我們討論的範疇,但針對羅戈津更有分量的回覆在後續出現了…..

圖四【Russia-Ukraine-4.png】來自twitter的Elon Musk推文截圖,URL:https://twitter.com/elonmusk/status/1497370602075734021;

Elon Musk同志顯然是受到羅戈津言論的刺激,在這個關於東方和西方、制裁和戰爭的敏感話題內貼了SpaceX的logo。顯然他是想正面回應俄羅斯人的指責,SpaceX這個軌道垃圾製造者,可以提供俄羅斯過去和現在正在對ISS國際空間站的所有支持。從歷史上看,大概20年前,從Paypal上賺到第一桶金的年輕人Musk曾經把自己的太空夢寄托在購買俄羅斯退役導彈上,雖然鎩羽而歸,但這也正是推動Elon Musk本人不斷前進,終於造就了今天的SpaceX的原始動力。

時至今日,終於所有這些單純的科學活動和技術競爭,終於被戰爭和政治所染指。當然,小編希望小編自己是想多了。

圖五【Russia-Ukraine-5.png】來自twitter的米哈伊洛@FedorovMykhailo推文截圖,URL:https://twitter.com/FedorovMykhailo;

隨着這番對話的熱度升級,顯然烏克蘭副總理米哈伊洛費多羅夫(小編:此人兼任負責烏克蘭數字化系統建設的部長)注意到了Elon Musk的表態後,發起了圖5推文,直接向Elon Musk和SpaceX發起對於Starlink系統部署的請求。Musk回復,「Starlink service is now active in Ukraine. More terminals en route.」

政治問題的技術屬性?or技術系統的政治化能力

圖六【Russia-Ukraine-6.png】來自theverge.com的技術文章《starlink,寬帶的夢想落在地球上》,URL:https://www.theverge.com/22435030/starlink-satellite-internet-spacex-review;

我們其實仔細看Elon Musk的回覆,其實並不激烈。他技術之外的商人屬性並不需要過多的政治色彩。實際證明,過多的政治色彩會讓商業性質本質失色,會在商業競爭中摻入自由匱乏的因素,從而使追求利益最大化的商業行為褪色。在前一條推特,Musk實質只貼了一張Logo圖,後一條應對烏克蘭政客的要求,也只是陳述了Starlink現有的能力而已。如果你對比Elon Musk在過去兩年因為疫情防控政策和加州稅收問題、以及他個人的所得稅繳納問題和美國民主黨高管之間的推特對罵之烈度……那這算非常溫柔了。

俄烏衝突第四日以來,我們實際還看不到目前戰線覆蓋區域的大面積通訊網絡癱瘓的報道。在基輔市內,烏克蘭排名前三的移動運營商只出現了暫時的網絡緩慢的現象,總體可用性狀態並沒有大問題。昨日早上,小編還看到一個互聯網流量監測機構給出的烏克蘭互聯網數據活躍度水平,也沒有出現大幅度下降。小幅度的下降最有可能的原因是相當部分的烏克蘭人民離開了原居住所而造成的數據流量下滑。各種國際社交媒體上充斥着大量的哈爾科夫和基輔的小規模對抗視頻,也間接證明了即便是熱戰中的城市內部,互聯網也遠不是癱瘓狀態。這和截至目前俄羅斯軍隊在進入城市內部基本不使用重武器的政策有關。

因此,在這種條件下,烏克蘭副總理米哈伊洛費多羅夫公開喊話Elon Musk請求Starlink支援的就基本是軍事援助屬性了,很明顯普通的老百姓其實用不着。對於SpaceX和Musk本人來說,則這更多是炸裂效應的廣而告之,而很難說有什麼政治傾向性。可以類比的是Elon Musk在很多國際熱點事件上所表現出來的關注度,比如贊助湯加火山噴發後的50套星鏈設備,支持當地通訊快速恢復;Covid-19疫情爆發早期,試圖自主製造呼吸機以支持瀕臨崩潰的醫療系統;以及更早的泰國青少年足球隊被困水下洞穴,Musk希望將Boring公司的重型掘進機技術用於救援……等等。但這次的行為確實猶如遊走於刀鋒,要知道國土巨大的俄羅斯,至少在其歐洲部分的南方廣大地區,其實擁有未來Starlink系統的天然最佳潛在客戶群體。

以烏克蘭現有的國土面積和位置來說,Starlink用於提供烏克蘭國土內地表接入熱點部署是毫無問題的。

圖七【Russia-Ukraine-9.png】來自https://starlink.sx/的Starlink網絡運行狀態實時畫面截圖,URL:https://starlink.sx/;

圖7我們看到的密集的藍色點代表starlink的衛星位置,它是動態變化的,但星座內的衛星個體之間的相對位置基本保持不變,因此而呈現一個密密麻麻的網狀結構(小編:也被稱作軌道殼)。Starlink的衛星軌道傾角小於90度,這意味着Starlink的現有組網結構已經無差別覆蓋了除地球兩極區域之外的所有地區。換句話說,對於Starlink現有星座規模而言,由於衛星的軌道面設計和衛星的高速運動、以及地球的自轉,對於地表的覆蓋是無差異的:你在北美和歐洲上空看到的衛星個數,不會比烏克蘭和俄羅斯部分地區頂部的衛星數量更多。

但圖7也告訴我們,地面用戶是否能享受到衛星接入的服務,還取決於你的附近區域是否存在可用的衛星地面站(Satellite Station)。從這點上看差異立現,北美和澳洲東南城市群落,是地面站部署最密集的地方。因為這裡地廣人稀,互聯網的接入形態不可能按照東亞的光纖入戶模式發展,衛星接入在這些地區擁有最好的性價比而被廣泛接受。歐洲和南美洲的巴西阿根廷其次;而經濟相當發達的東亞地區,包括日本和韓國這些深受西方文化影響的地區,Starlink的推廣為零。(小編:注意圖7,關島因為美軍的存在而存在地面站,湯加則因為前段時間的災難性火山噴發而快速設立了地面站,這是典型的快速響應部署的結果。)

如果我們把鏡頭拉近,觀察歐洲的Starlink網絡狀態,就能看到明顯的歐洲和北美的差異:

圖八【Russia-Ukraine-8.png】來自https://starlink.sx/的Starlink網絡運行狀態實時畫面截圖,URL:https://starlink.sx/;

圖8顯示了烏克蘭在歐洲的大體位置,可以觀察到雖然飛躍烏克蘭上空的starlink衛星個數達到標準的密集度,但烏克蘭境內至少在目前,沒有官方公開的地面站存在(小編:黃色點為記錄在冊的公開地面站)。這意味着當Starlink飛躍烏克蘭上空時,它的下行覆蓋範圍內必須出現有固定參數的地面站,Starlink才能將地面客戶端送上來的數據轉發給地面站並進入互聯網,這是Starlink可以在烏克蘭部署的技術前提。

圖九【Russia-Ukraine-7.png】來自https://starlink.sx/的Starlink網絡運行狀態實時畫面截圖,URL:https://starlink.sx/;

圖9我們可以看到距離現在烏克蘭最近的三個地面站地理位置,從北到南它們分別是:1 位於立陶宛境內的KAUNAS地面站;2 位于波蘭境內的WOLA KROBOWSKA地面站;3 位於土耳其境內的MUALLIM地面站。理論上根據地面站的天線性能(小編:注意Starlink的上下行天線性能一上天就是固定的,但地面站的天線性能可能會站與站之間不同,或者一個站內在不同的時間內提供不同的天線性能),提供大約1000-1500Km的上下行覆蓋。這就意味着以上三個距離烏克蘭最近的地面站可以提供所有過境衛星接近百分百的烏克蘭境內地面覆蓋支持。

寫到這裡有的讀者可能會問Starlink不是號稱具備衛星間激光鏈路提供數據轉發的能力嗎?如此即可以提供無需就近地面站支持的全球覆蓋能力嗎?

圖十【Russia-Ukraine-10.png】來自Teslarati.com的技術文章插圖,URL:https://www.teslarati.com/spacex-back-to-back-starlink-astronaut-launches-crew-3/

確實如此。參考圖10,SpaceX去年下半年開始發射的 Starlink V1.5 衛星具有光學互連能力。這些激光器,也叫做Laser Inter-satellite link將允許 Starlink 衛星相互直接連接,並完全實現在軌通信。利用空間真空來創建帶寬約為數十或數百的千兆位 (Gbps)無線光纖鏈路。但必須要考慮之前發射的大約1700顆Starlink才是當前網絡的主力星,所以目前Starlink並不能提供這種不需要就近地面站的部署能力。

從另一個角度看,Internet並非沒有主權。SpaceX的願景雖然不錯,但是客觀上的國界和法律界限,並不廣泛支持這種星間互聯的概念。廣泛的、可控的地面轉發站還是必要的。上圖10中,右側部分是激光鏈路收發器的概念圖,左側是收發器可能的位置:其中紅色箭頭是確認的,綠色箭頭是可能的激光部件,最大數量為三個。

綜上述,現在在烏克蘭戰區甚至全境內部署Starlink地面站是可行的,但其政治屬性和技術屬性一樣鮮明,甚至還包含有大大推動Starlink在東歐地區部署速度的商業屬性,糾纏在一起,無法分辨也不想去分辨。小編只希望雙方儘可能快地達成一致,結束衝突。

後續:Starlink地面站已經批量抵達烏克蘭

根據北京時間今天凌晨,根據烏克蘭副總理Fedorov的推文顯示,至少部分Starlink終端被裝載在軍用卡車內,已經抵達烏克蘭基輔。

圖十一【Russia-Ukraine-11.png】來自來自twitter的米哈伊洛@FedorovMykhailo推文截圖,URL:https://twitter.com/FedorovMykhailo/status/1498392515262746630;

隨後在可能是有關人員(不確定身份)的推文中,利用starlink.sx商業平台模擬了在基輔部署Starlink地面站的實際鏈路走向:

圖十二【Russia-Ukraine-12.png】來自@larrypress賬戶的推文插圖,URL:https://twitter.com/larrypress/status/1498422623050469382/photo/1;

圖12顯示,在基輔部署Starlink終端,可以同時看到五顆Starlink衛星和兩個地面站,達到正常的衛星觀測水平。

圖十三【Russia-Ukraine-13.png】來自@olegkutkov賬戶的推文插圖,URL:https://twitter.com/olegkutkov/status/1498398598442192904;

另一位位於基輔的科技人員給出了實測結果,下行136Mbps,上行23.9Mbps,時延ping 77ms水平,抖動4ms,丟包率為0.5%。達到相當的局域網水平。當然隨着用戶的增加,這個指標可能會下降。

==卷尾語===================

本文不帶有任何政治傾向,我們只是試圖分析Starlink在地面部署的技術可行性,和Elon Musk決定在烏克蘭開啟星鏈的原委呈現。

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車右智能

一個一直用心仿真的自動駕駛技術信徒

info@co-driver.ai

備註:

1封面底圖來自互聯網搜索,URL資源,https://www.tesmanian.com/blogs/tesmanian-blog/elon-musks-spacex-sent-starlink-to-ukraine-for-uninterrupted-internet;

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