1.5 中、低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的優(yōu)勢與風(fēng)險

中、低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的優(yōu)勢主要包括以下幾個方面。

（1）信號傳輸時延的優(yōu)勢

中、低軌道高通量衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在時延方面。對于1顆GEO高通量衛(wèi)星，傳輸時延在250 ms左右，無法滿足地面交互式通信的需要；MEO衛(wèi)星的傳輸時延為150 ms左右，主要適用于干線傳輸和蜂窩回程等應(yīng)用；LEO衛(wèi)星的傳輸時延僅為30～50 ms，已經(jīng)與地面通信手段較為接近（無線蜂窩通信的傳輸時延為10～50 ms，光纖的傳輸時延為10～20 ms）。

（2）更具性價比的容量使用成本優(yōu)勢

GEO衛(wèi)星一般是運營商作為高通量衛(wèi)星市場驗證的選擇，先通過部署1顆衛(wèi)星覆蓋容量需求較為密集的地區(qū)，有了一定的用戶基礎(chǔ)和商業(yè)模式之后向其他區(qū)域和全球覆蓋，投資風(fēng)險較小，但單顆衛(wèi)星容量有限，如今在軌的高通量衛(wèi)星單顆衛(wèi)星容量大多在數(shù)百吉比特每秒（Gbit/s），限制了市場的發(fā)展。而中低軌星座一旦入軌，星座容量在太比特每秒（Tbit/s）量級，可大大降低用戶的容量使用成本，擴大用戶群。

中、低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的風(fēng)險主要包括以下幾個方面。

（1）衛(wèi)星星座設(shè)計風(fēng)險

衛(wèi)星的軌道高度越低，單顆衛(wèi)星覆蓋范圍就越小，要求組成星座的衛(wèi)星就越多，軌道設(shè)計更復(fù)雜（需要包含傾斜軌道面和極軌道），衛(wèi)星會在極地上空停留更長時間，地面終端需要做更多的信號切換，同時加大了地面終端的設(shè)計難度。假設(shè)固定接收終端的天線口徑為30 cm，仰角為15°，天線的覆蓋區(qū)內(nèi)有數(shù)個子波束，當(dāng)衛(wèi)星飛行經(jīng)過，天線在每個波束之間大約45 s就需要切換1次。如果衛(wèi)星處在不同的軌道面，終端設(shè)計將會更加復(fù)雜。

（2）現(xiàn)有發(fā)射能力風(fēng)險

以“一網(wǎng)”衛(wèi)星發(fā)射為例，該星座如果從2017年年底開始發(fā)射，到國際電信聯(lián)盟授權(quán)的頻率軌位到期前（2020年）完成，需要在2～3年內(nèi)完成900多顆衛(wèi)星的發(fā)射（650顆在軌衛(wèi)星+備份星）。20世紀90年代發(fā)展的“泰利迪斯”（Teledesic）系統(tǒng)，為了解決發(fā)射能力不足的問題，曾提出要用蘇聯(lián)的洲際彈道導(dǎo)彈發(fā)射衛(wèi)星。從全球發(fā)射市場的容量來看，現(xiàn)有的衛(wèi)星發(fā)射能力不能滿足未來幾年衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座的發(fā)射需求。2012—2016年，全球每年發(fā)射200多顆衛(wèi)星，但從2017年起，由于One Web星座發(fā)射啟動，待發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量增至300～400顆，大大超過了發(fā)射服務(wù)提供商的發(fā)射能力。

（3）低軌惡劣空間環(huán)境的考驗

地球的外層空間位于700～10 000 km高度，有2條高能質(zhì)子輻射帶，即范·艾倫輻射帶。低軌衛(wèi)星在變軌的過程中，需要頻繁穿越高能質(zhì)子輻射帶，對衛(wèi)星的電子系統(tǒng)正常工作造成很大影響，對衛(wèi)星抗輻射能力提出了很高的要求。同時，還存在與微流星體和軌道碎片碰撞的風(fēng)險。2009年，俄羅斯宇宙-2251（COSMO-2251）衛(wèi)星與銥-33（Iridium-33）衛(wèi)星在790 km的軌道高度發(fā)生碰撞，2顆衛(wèi)星相撞造成的空間碎片成百上千，碰撞低軌衛(wèi)星的概率很大。此外，低軌星座衛(wèi)星數(shù)量眾多，退役后一旦成為新的太空垃圾，將會對后續(xù)衛(wèi)星產(chǎn)生很大影響。

（4）巨額資本投入風(fēng)險

對于一個NGEO高通量衛(wèi)星系統(tǒng)來說，關(guān)鍵問題在于要想實現(xiàn)全球覆蓋，必須部署一個星座，并且要想實現(xiàn)連續(xù)覆蓋，星座的每一顆衛(wèi)星都必須發(fā)射（提供連續(xù)覆蓋的衛(wèi)星數(shù)量取決于衛(wèi)星的軌道高度，軌道高度越低，所需的衛(wèi)星數(shù)量越多）。從部署成本來看，1顆NGEO高通量衛(wèi)星星座加上發(fā)射成本，至少需要20億美元，而1顆GEO衛(wèi)星的部署成本是1.5億美元左右。同時，運營商部署1個星座需要的時間成本（3～4年或更多）對該公司的現(xiàn)金流是一個考驗。此外，LEO衛(wèi)星的壽命一般較短，因而衛(wèi)星的替換將更為頻繁（LEO衛(wèi)星的設(shè)計壽命一般是5～7年，GEO衛(wèi)星一般是15年）。