摘要 当今的互联网由各种自治系统拥有、管理和控制。因此,没有一个单一实体掌握着“互联网终止开关”。然而,对于新兴的低地球轨道卫星互联网服务,很少有看门人控制全球访问,这违背了互联网作为分布式和去中心化系统的基本原则。虽然卫星互联网在当今互联网中仍然只是一小部分,但它正在呈指数级增长,并且通常是人口稀少、政治不稳定或容易发生可能损坏设备的自然灾害的地区的唯一连接选择。我们首先讨论为什么卫星互联网世界适合垄断、全球所有权和垂直整合。然后,我们规划了 OpenSpace,这是一个更开放和异构的卫星互联网范式的架构路线图,其中许多参与者建造、发射和管理通信卫星,共同提供可靠的互联网服务。我们还讨论了使卫星互联网更加互操作和异构,从而方便大公司和小公司使用而面临的几个未解决的问题和研究挑战。
每次发射耗资 2000-2500 万美元,将作为美国军用卫星有效载荷的一部分发射到地球轨道。HTSSE 1 将携带 15 个相对简单的设备,其中大多数是通信卫星中使用的滤波器,用于从传入的无线电噪声中选择特定的微波频率。超导滤波器的鉴别能力平均比金属制成的类似滤波器高 10 倍。研究人员希望,在卫星上使用高温材料可以提高效率并降低能量损失,从而制造出体积更小但功能更强大的计算机、天线和其他子系统。负责资助实验的 NRL 项目的 James Ritter 表示,由于重量是任何发射的首要考虑因素,“我们一直认为超导性的主要收益将来自太空”。提高性能是 HTSSE 项目的核心。1989 年 1 月,NRL 发出了邀请,按照国防工业的标准,该邀请非常广泛且开放。该机构有兴趣资助和试飞任何使用新型高功率设备的设备。
PSLV 是印度第三代运载火箭,也是第一款配备液体级的运载火箭。PSLV 是印度空间研究组织的主力运载火箭,能够将卫星发射到不同类型的轨道,如太阳同步极地轨道 (SSPO)、低地球轨道 (LEO) 和地球同步转移轨道 (GTO),甚至深空任务。PSLV 已完成 48 次任务,将卫星送入不同轨道,其中包括印度的遥感和通信卫星、首次月球任务 Chandrayaan-1、火星轨道器任务 (MOM) 航天器、首次太阳任务 Aditya-L1、XPoSat、印度区域导航卫星星座 (NavIC),以及许多外国卫星。另一个值得注意的特点是 2017 年 2 月 15 日发射的 PSLV-C37,成功将 104 颗卫星部署在太阳同步轨道上。 PSLV 展示了 PS2 发动机重启、在同一任务中将卫星送入多个轨道等关键技术,以及使用废弃 PS4 级(称为 POEM)进行微重力实验的印度独特廉价太空平台。地球同步卫星运载火箭 (GSLV)
卫星通信正成为现代电信基础设施的关键部分,在难以或不可能建立地面网络的领域提供广泛的覆盖范围和连通性。印度是一个以广泛的地理多样性和大量农村人口为特征的国家,从卫星通信技术的进步中获得了巨大的利润。印度太空研究组织(ISRO)通过成功部署一系列通信卫星,从而引起了这一技术进步的领先地位,这些卫星极大地增强了该国的电信能力。印度卫星通信的创建始于1975年,随着Aryabhata卫星的部署,这意味着该国进入了太空技术。印度国家卫星系统(INSAT)系列是在这个里程碑之后出现的,它在改变全国的电信,电视,气象和灾难警告系统方面发挥了至关重要的作用。后来的进步包括GSAT系列的发布,该系列的推出可以增强具有高级功能的通信基础架构,例如改善带宽和连接性的高通量卫星。
2009 年 2 月 10 日,一颗已报废的俄罗斯军用通信卫星 Cosmos 2251 与一颗活跃的美国商业通信卫星 Iridium 33 相撞。这是两颗在轨卫星首次意外相撞,此次事故产生了近 2,000 块太空垃圾,其中许多至今仍在低地球轨道运行。1 美国空军提供的合轨警告数据显示,铱星星座在那一周内还有 37 次可能的合轨,其中一次的概率比这次事件高出一个数量级。提供给铱星卫星运营商的数据不足以区分他们已经习惯的许多虚假合轨警告和更严重的风险,在这种情况下,运营商没有选择改变卫星的轨道。2 这起事件让商业太空公司有充分的理由寻找或参与替代的 SSA 数据和分析来源,以保护他们在太空中的资产并提高会合警告的准确性。铱星宇宙碰撞并不是唯一值得担忧的原因。随着越来越多的卫星进入轨道,太空物体之间的碰撞警告变得越来越普遍,而且许多涉及的物体已经绕地球运行了几十年,无法进行避让机动。例如,在 2021 年 4 月初,一颗报废的气象卫星可能与一个自 1973 年以来一直在轨道上运行的火箭体相撞。3 这次两人错过了对方,但情况不会总是这样。随着各国在军事和民用行动中越来越依赖太空系统,产生碎片碰撞的可能性对太空资产和国家安全构成了巨大威胁。跟踪在轨运行卫星和其他物体的能力变得越来越重要,这一任务领域被称为空间态势感知 (SSA)。SSA 能力对于保护太空资产至关重要,它们在安全方面发挥着重要作用,因为许多企业、政府和军队都依赖空间系统来执行基本职能。可靠的 SSA 使太空运营商能够更好地了解其他人在太空中做什么,这些信息可用于更好地保护自己的太空资产。随着 SSA 能力的不断提高,SSA 提供商的数量也在不断增加。本文重点介绍商业和国际 SSA 提供商日益增长的活动和能力以及未来几年预计出现的趋势。过去十年左右,许多商业 SSA 公司应运而生,它们现在已成为该领域的主要参与者,将 SSA 数据出售给其他商业公司或与政府合作避免碰撞。
– 奥地利航天局 (ASA)/奥地利。 – 比利时科学政策办公室 (BELSPO)/比利时。 – 中央机械工业研究院 (TsNIIMash)/俄罗斯联邦。 – 中国卫星发射和跟踪控制总院、北京跟踪和通信技术研究所 (CLTC/BITTT)/中国。 – 中国科学院 (CAS)/中国。 – 中国空间技术研究院 (CAST)/中国。 – 英联邦科学与工业研究组织 (CSIRO)/澳大利亚。 – 丹麦国家空间中心 (DNSC)/丹麦。 – 航空航天科学和技术部 (DCTA)/巴西。 – 电子和电信研究所 (ETRI)/韩国。 – 欧洲气象卫星利用组织 (EUMETSAT)/欧洲。 – 欧洲通信卫星组织 (EUTELSAT)/欧洲。 – 地理信息和空间技术发展机构 (GISTDA)/泰国。 – 希腊国家空间委员会 (HNSC)/希腊。 – 希腊航天局 (HSA)/希腊。 – 印度空间研究组织 (ISRO)/印度。 – 空间研究所 (IKI)/俄罗斯联邦。 – 韩国航空宇宙研究院 (KARI)/韩国。 – 通信部 (MOC)/以色列。 – 穆罕默德·本·拉希德航天中心 (MBRSC)/阿拉伯联合酋长国。 – 国家信息和通信技术研究所 (NICT)/日本。 – 国家海洋和大气管理局 (NOAA)/美国。 – 哈萨克斯坦共和国国家空间局 (NSARK)/哈萨克斯坦。 – 国家空间或
– 奥地利航天局 (ASA)/奥地利。 – 比利时联邦科学政策办公室 (BFSPO)/比利时。 – 中央机械制造研究院 (TsNIIMash)/俄罗斯联邦。 – 中国卫星发射和跟踪控制总院、北京跟踪和通信技术研究所 (CLTC/BITTT)/中国。 – 中国科学院 (CAS)/中国。 – 中国空间技术研究院 (CAST)/中国。 – 英联邦科学与工业研究组织 (CSIRO)/澳大利亚。 – CSIR 卫星应用中心 (CSIR)/南非共和国。 – 丹麦国家空间中心 (DNSC)/丹麦。 – 航空航天科学和技术部 (DCTA)/巴西。 – 欧洲气象卫星应用组织 (EUMETSAT)/欧洲。 – 欧洲通信卫星组织 (EUTELSAT)/欧洲。 – 地理信息和空间技术发展机构 (GISTDA)/泰国。 – 希腊国家空间委员会 (HNSC)/希腊。 – 印度空间研究组织 (ISRO)/印度。 – 空间研究所 (IKI)/俄罗斯联邦。 – KFKI 粒子与核物理研究所 (KFKI)/匈牙利。 – 韩国航空宇宙研究院 (KARI)/韩国。 – 通信部 (MOC)/以色列。 – 国家信息和通信技术研究所 (NICT)/日本。 – 国家海洋和大气管理局 (NOAA)/美国。 – 哈萨克斯坦共和国国家空间局 (NSARK)/哈萨克斯坦。 – 国家空间组织 (NSPO)/中国
2006 年,美国总统发布的《美国国家太空政策》指出,美国政府应“培养太空专业人员”。作为这项努力不可或缺的一部分,AU-18《太空入门》为联合作战人员提供了非机密资源,帮助他们了解太空部队的能力、组织和行动。从历史上看,美国一直是太空探索和利用领域的世界领导者。2001 年,美国国家安全太空管理和组织评估委员会一致得出结论:“美国及其盟友和朋友的安全和福祉取决于国家在太空行动的能力。”1 最近的冲突和世界事件不断证明太空资产和能力对我们安全职能的重要性。我们的导航卫星为飞机、地面部队、舰船和指挥中心提供即时精确的位置和目标信息。这些卫星还为全球提供精确的定时源,这对于维护基础设施至关重要,包括金融机构、电网、手机,甚至我们的有线和卫星电视。通信卫星为国家安全基础设施的各个层面提供全球连接。气象卫星可以近乎实时地向战区部队报告气象数据,比以往更好。预警卫星可以探测和报告导弹发射,并充当战略
– 奥地利航天局 (ASA)/奥地利。 – 中央机械制造研究院 (TsNIIMash)/俄罗斯联邦。 – 航空航天技术中心 (CTA)/巴西。 – 中国空间技术研究院 (CAST)/中国。 – 联邦科学与工业研究组织 (CSIRO)/澳大利亚。 – 通信研究实验室 (CRL)/日本。 – 丹麦空间研究所 (DSRI)/丹麦。 – 欧洲气象卫星利用组织 (EUMETSAT)/欧洲。 – 欧洲通信卫星组织 (EUTELSAT)/欧洲。 – 联邦科学、技术和文化事务局 (FSST&CA)/比利时。 – 希腊国家空间委员会 (HNSC)/希腊。 – 印度空间研究组织 (ISRO)/印度。 – 加拿大工业部/通信研究中心 (CRC)/加拿大。 – 空间与航天科学研究所 (ISAS)/日本。 – 空间研究所 (IKI)/俄罗斯联邦。 – KFKI 粒子与核物理研究所 (KFKI)/匈牙利。 – MIKOMTEK:CSIR (CSIR)/南非共和国。 – 韩国航空宇宙研究院 (KARI)/韩国。 – 通信部 (MOC)/以色列。 – 美国国家海洋与大气管理局 (NOAA)/美国。 – 国家空间计划办公室 (NSPO)/台北。 – 瑞典空间公司 (SSC)/瑞典。 – 美国地质调查局 (USGS)/美国。
项目一览 全球导航卫星系统 (GNSS) 技术如今已在日常生活中无处不在:它们被集成到电子设备中,并被公众、测量员和地球科学家定期使用。特别是在发展中国家,GNSS 应用提供了具有成本效益的解决方案,使其能够促进经济和社会发展,同时又不忽视保护环境的需要,从而促进可持续发展。 当前的 GNSS 包括全球定位系统 (GPS)、全球导航卫星系统 (GLONASS)、北斗导航卫星系统 (BDS) 和欧洲卫星导航系统 (Galileo)。还有两个区域系统,即印度星座导航系统 (NavIC) 和准天顶卫星系统 (QZSS),以及旨在提高一个或多个 GNSS 质量(例如准确性、稳健性和信号可用性)的各种增强系统。 除了 GNSS,其他空间技术(如地球观测 (EO) 卫星或通信卫星)在创造社会经济效益方面发挥着关键作用。地球观测卫星能够持续、详细地监测地球表面,为环境保护、资源管理和灾害应对提供宝贵数据。这些卫星有助于跟踪森林砍伐、城市扩张和农业用地变化,并为管理水资源和减轻气候变化影响提供重要见解。另一方面,通信卫星促进全球连通性,通过向偏远和服务不足的地区提供互联网接入来弥合数字鸿沟,从而支持教育、远程医疗和经济发展。这些技术与全球导航卫星系统 (GNSS) 一起,构成了一套全面的工具包,以应对与可持续发展相关的各种挑战,确保以协调和有效的方式实现 2030 年可持续发展议程。为了解决广泛的全球导航卫星系统和相关技术应用以获得社会经济效益,并着重于启动试点项目和加强全球导航卫星系统相关机构的网络,将在线举办一次关于全球导航卫星系统和相关空间技术支持城市可持续发展挑战的研讨会。研讨会的主要目标是加强各国之间的信息交流,提高应用全球导航卫星系统和其他空间技术解决方案的能力;分享有关国家、地区和全球项目和举措的信息,使各地区受益;并加强这些项目和举措之间的相互影响。讲习班的具体目标是介绍基于 GNSS 的技术和其他空间技术,以支持城市可持续发展挑战;促进更多交流具体应用的实际经验;重点关注国家和/或区域层面的适当 GNSS 应用项目;并确定建议和调查结果,以作为对外层空间事务处和全球导航卫星系统国际委员会 (ICG) 的贡献,特别是在建立伙伴关系以加强和实现卫星导航科学和相关技术的能力建设方面。本次讲习班利用了题为“对“太空 2030”议程的贡献:欧盟空间支持 80 亿人口的世界”的报告中确定的挑战