辣评-weekly：外国航天员能否进入天宫空间站，何时进入？业界怀疑巨型星座商业模式行不通；GNSS不能承受之脆
共 8239字，需浏览 17分钟
·
2021-10-19 13:51
小时候上学写过很多作文，老师对同学作文水平的最高评语是“栩栩如生”，同学们都知道纯用文字来描述一个场景的难度之高。后来进入互联网时代后，网友们对网络评论最大的呼声是“无图无真相”，也传达了一图胜万言的含义。而且最重要的在图片里面往往暗藏着重要信息，其传达的信息也许带来巨大反转。
如今，人人自媒体，视频随处可得，偏好从图片又进步到了视频。做科普宣传工作的从业者，能够与时俱进，将一个复杂的问题，用短短一个视频解释得“栩栩如生”，这也是一个很大的进步。期待更多这种航天领域的科普视频！
新闻链接：
https://m.weibo.cn/status/4690307867740518?sourceType=weixin&from=10B9495060&wm=9006_2001
定位、导航和授时应用过度依赖 GPS/GNSS的现状构成了脆弱性威胁。基于太空（卫星）的定位、导航和授时几乎遍及我们世界的方方面面，远远不仅是我们都非常熟悉的基于位置的程序和APP。美国国家标准与技术研究所的一份报告提出：“仅就美国而言，根据研究结果，估计GPS自从80年代开始用于民用和商业以来，已经产生了大约1.4万亿美元的经济效益（2017年）。该研究的作者进一步判断，GPS服务如果中断，则平均每天会给国家造成10亿美元的损失。如果中断发生在4月和5月的种植季节并持续数周，由于美国农民广泛采用支持GPS的精准农业技术，则影响可能高达50%。GPS能带来的收益包括提升新的和现有的产品和服务的效率，提高质量，为人们生活提供方便，改善环境和公共健康水平。”与此同时，其脆弱性以及出现中断时，其影响力也是巨大的。解决漏洞、寻求更大的弹性、备份和替代解决方案势在必行。
运用数量不多的卫星在全球范围内提供如此有价值的服务系统，卫星本身即是关键的脆弱之一。干扰和欺骗的幽灵笼罩着很多应用领域，这些应用领域对GNSS的依赖在稳步增加。最确定的肯定是国防领域，但也包括与交通和公共安全相关的生命安全应用。
虽然在战场之外的卫星导航干扰事件并不常见，但部分国家有处理卫星导航干扰的官方机制。其他GNSS星座运营者和所在国家各自的安全和通信管理机构对干扰行为对卫星导航应用的影响进行了研究，并制定了报告流程。
非战场环境中的欺骗可能正在增加，但针对军事目标的欺骗并不是什么新鲜事。从一开始，反欺骗功能一直是卫星导航系统重点考虑的。每个卫星导航系统都具备提供加密服务的能力，通常用于军用。举例来说，美国军方保留对“P码”（伪随机码）的独家使用权。它是民用C/A代码频率的十倍，而且更难被干扰。当它被加密时，它被称为“Y码”，只有拥有加密密钥的军用接收机才能接收它。部署在最新GPS卫星上的M码也进行了加密。即使所有其他信号都被干扰或欺骗，像M码这样的信号依然可以被用于自主定位。
对于战场环境而言，检测和抑制方案是司空见惯的。
就有意和无意干扰而言，一个稍微令人宽慰的事实是，除非干扰源十分强大，否则其影响将仅限于小区域，如低功率的“卡车司机用干扰器”。破坏一个比几个城市街区更大的区域，意味着它必须是一个功率非常强的信号源，而这些更容易被检测、追踪和快速消除。
对使用GNSS进行质疑和缺乏信心是真正的脆弱，这方面可能比实际欺骗/干扰事故危害更大。这种观点（指不能对GNSS缺乏信心）对于军事应用是正确的，对于非军事应用更是如此。简简单单举个例子，比如有人在手机上看到地图APP中的错误，或者看到有关军用无人机被欺骗和捕获的新闻，或者有莽妇开车“跟着导航”掉到湖中时，便都将这些问题一股脑归咎于“GPS”。公众遇到的问题大多与底层（指GNSS）技术完全无关，而是与地图和用户错误有关。不让公众了解这一点，则很难说服人们不要对GNSS丧失信心。
个别卫星导航星座有可能，也确实出现过，短暂的系统性故障。2014年4月2日，GLONASS 星座在全球范围内几乎长达11个小时无法使用。普遍认为，GLONASS系统被上注了错误的星历，在整个星座中恢复正确的星历需要11个小时。其他个别星座也存在类似的异常，但很少有用户会注意到这一点，因为现在的卫星导航接收机（包括许多智能电话）兼容多个卫星导航星座。
在军事行动场景中，GNSS星座运营者是否会出于战略或战术目的突然禁止区域或全球民用信号吗？这是有可能的，但别忘了还有其他卫星导航星座存在。如果所有的GNSS系统突然一起歇菜了，那么这将对每个人，对整个人类产生巨大的负面影响。对于减轻宇宙级的灾难人类是无能为力的，但由于其他地缘政治危害导致的系统级的故障，无论看起来多么不可能，都可以通过外交手段予以事先解决。尽管如此，这种理论上可能会发生的时间仍然是一个脆弱点，对此的研究有助于找寻备份和替代方案。
多个星座 (GNSS)共存解决了PNT的脆弱性的一个关键点，即如果只有GPS星座无法运行，则单点故障不会出现。人们正在为军用和民用部门探索基于卫星的替代方案。更多的星座投入运营只会让事情变得更好，特别是如果它们与现在的GNSS系统相比具有某些优势。
现实世界卫星导航造成风险的可能性很低，但潜在风险是存在的。如果GNSS系统故障会发生什么？无论是局部干扰、各种类型的射频干扰还是整个导航卫星系统出问题，当用户或应用丢失GNSS时，其影响范围可能从不便到很严重：
战术和战略防御应用中断
交通中断
财产和环境损害
受伤或致命伤害
对系统的不信任
商业和经济损失
互联网和通信系统中断
需担负的责任增加
通常，公众听到的关于GNSS缺陷的唯一来源是他们收到的耸人听闻的头条新闻，声称军方想要“放弃GPS以支持XXX”。除了新闻业的懒惰和不负责任以外，这种说法远非事实。没有人能够提出任何PNT替代方案可以完全取代所有的GNSS。一些提议的替代方案可以很好地服务于有限的应用场景、有限的地理区域，并且可以作为GNSS很好的备份和替代方案，但不能完全替代GNSS。
我们已经走在解决脆弱性的道路上。GNSS星座正在稳步实现现代化，将拥有新的和升级的信号。最终用户设备变得越来越智能，能够兼容多个星座、检测和拒绝不良信号、检测干扰和欺骗，并且许多设备正在集成多传感器。通过这些备份和替代方案，基于GNSS的PNT克服脆弱性的可靠性和信心可能会提高。
是的，GNSS确实存在脆弱性。在最坏的情况下，这些漏洞可能会产生巨大的负面影响。但这更多的是潜在的而不是迫在眉睫的危险。从上面可以看出，军用和民用领域的好人正在努力解决这些问题，这帮人信得过。引用道格拉斯·亚当斯的话：“不要惊慌！”
系统越复杂，故障率或者脆弱度就越高。冗余设计可以提高系统的可靠性，但是随着而来的代价是成本高昂。在取舍之间工程师们往往采用分场景的方法来获取效率和安全之间的平衡。对于GNSS来说，那就是民用场景和非民用场景的区隔。对于GNSS的脆弱性，自GPS存在之日开始就一直在讨论，业界一直在实施各种各样的方案来提高。
最近的就是用LEO星座来做GNSS辅助，或者干脆直接自己做GNSS。案例是OneWeb被英国政府注资后，就在讨论是否要利用其做英国自己的GNSS系统，其中最大的障碍还是来自于规模和成本，给600多颗卫星配上原子钟可不是开玩笑的啊。
新闻链接：
https://mp.weixin.qq.com/s/Y-1ViIz2zW2-6Q8ofCXDHQ
外国航天员能否进入中国天宫空间站？载人航天工程办公室副主任林西强：对于其他国家的航天员进入中国空间站展开国际合作，我们持欢迎态度，相信在中国空间站完成建造进入运营与应用发展阶段后，大家将会看到有其他国家的航天员参与中国空间站的飞行。
天宫空间站任务分为三个阶段：关键技术验证阶段、在轨组装建造阶段、运营与应用发展阶段。
2020年至2022年是完成关键技术验证阶段与在轨组装建造阶段的任务时间，神舟12号、神舟13号、神舟14号、神舟15号四艘载人飞船都属于这两个阶段的发射任务。也就是说外国航天员入驻天宫空间站至少是神舟15号之后，时间也是2022年之后。
天宫空间站由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三舱组成，总计有110立方米的活动空间，天和核心舱与问天实验舱总计有6个居住舱，天和核心舱提供三个飞船对接口，可以满足长期3人在轨驻留，短期6人在轨轮换任务需求。
对航天员的身高标准要求也由1.72米放宽至1.8米，在神舟号载人飞船与天舟号货运飞船搭建的天地往返运输系统支持下，我们有充足的能力条件保障各国航天员的来访入驻。
由NASA发起建设的“国际空间站”虽然冠名“国际”，实则是门户有别，也就是说各参建方都是各自为政，国际空间站的俄罗斯舱段与美国舱段就在轨航天员的交流而言平时都是少之又少，几个月不见一次面都是常态表现。
这种“各自为政”就像是一个松散的太空联盟，虽然都是有实力的选手，但却没有一个真正的主导，俄罗斯舱段控制着整个国际空间站的轨道控制权，美国舱段则又控制着整个国际空间站的姿态控制权，两方舱段又有着各自独立的热控系统，既相互依赖，又相互独立，总而言之就是很“拧巴”。顶层设计的缺陷又导致国际空间站的诸多空间浪费，偌大的400吨级空间站科学研究机柜的布置效率却远低于三舱组合的天宫空间站。
不同于国际空间站的“门户有别”，天宫空间站创新出了一套更加先进的运营理念。
我们可以看到空间站的操作面板及各类信息展示使用的文字都是中文，因为天宫空间站是我们的国家级太空实验室，这就是杜绝了“国际空间站”的诸多掣肘因素，在建设与运营上拥有绝对的决策权与管理权。在此基础上我们免费提供上行与下行运输，以及在轨实验空间。
有人会问，我们花费巨资建设的空间站为什么要免费？我们又能得到什么？
要知道，这个世界并没有真正免费的宴席，因为我们的免费是有前提的，这个前提就是共享科学研究成果。
众所周知用于发射载荷的费用通常远低于载荷研制价格，而这些载荷都是由他国自行负担研制费用，如此一来就能使天宫空间站高效聚焦科学研究，同时我们又能以更低的成本获取科学研究成果，这样一套运营方案不仅能够使我们的利益最大化，也能使世界其他国家以更低的投入获得空间科学研究能力的提升。
这在国际空间站上是无法想象的，以俄罗斯舱段为例，虽然有星辰号服务舱、曙光号多功能货舱等大型舱段，但自己却没有一个真正的科学研究机柜，作为国际空间站的参建方也根本没有权力共享NASA舱段的科学研究数据。
三年前载人航天办公室与联合国外空司面向联合国各成员国联合发布合作机会公告，邀请各成员国参与围绕中国空间站的空间科学应用。公告发布后，共收到来自27个国家的42个项目建议书，涉及航天医学、航天技术、空间生命科学与生物技术、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学、空间天文、地球科学、基础物理、应用新技术9个领域。
针对外国航天员参与天宫空间站飞行任务我们有两条路线，一方面可以帮助第三世界国家培训航天员，另一方面也和发达国家进行直接的航天员合作。
帮助第三世界国家培训航天员，既可以塑造国际影响力，同时也是对第三世界国家对我国航天事业支持的一种回馈，比如我们有很多海外测控站都布置在这些第三世界国家。
与发达国家进行直接的航天员合作，这既是航天交流合作的需求，同时在航天员任务分配上有直接的利益，众所周知培养一名航天员的成本往往非常高昂，尤其是我国当前面临一定的航天员老化的问题，第一批航天员平均年龄都是53岁以上，航天员杨利伟对此也有过回应，针对首批航天员老化问题做了针对性的培训。
第二批航天员数量有限，第三批航天员目前还不具备飞天能力，这里面存在一个接续问题。当然这并不是说依靠自有航天员队伍无法完成的空间站后续建造与运营工作，第三批航天员初步具备飞天能力的时间节点就是空间站正式建成进入运营阶段的2023年，当然，如果有外国航天员参与进来也是利好因素。
5年前载人航天工程与欧空局就航天员交流合作就有具体的实践，入选神舟十三号载人飞船乘组的03航天员叶光富就曾远赴欧洲参加洞穴试验训练，同时欧空局也派出航天员来华参与海上救生训练。
目前，多名欧空局航天员正在加紧学习中文为即将到来的天宫之旅做准备。
短短5年过去，中国载人航天工程的能力又有了大幅提升，神舟号飞船变得更加安全可靠，集世界载人航天技术之大成的天宫空间站也将再次刷新外籍航天员对中国航天技术实力的认知，同时比神舟飞船更大更先进的新一代载人飞船除了要执行载人登月任务之外，之后也将接替神舟执行空间站天地往返任务，到那时天宫空间站还将继续扩大。
除了欧空局，我们与俄罗斯也将天宫空间站航天员交流工作纳入到了国际月球科研站的交流机制中，届时俄罗斯航天员乘坐神舟号飞船参与天宫空间站飞行任务也将成为现实。
天宫空间站的实践将持续证明谁才是人类未来事业的引领者与建设者，而这仅仅是一个开端。
看国际空间站故障频繁的这个趋势，怕是撑不到正式退役那天了。中国的“天宫”有望不久后成为唯一运营的太空站。文中介绍到中国航天员已经参加多项国际项目，而且载人航天也批准了多项国外的项目在中国太空站上进行，并预计在2022年天宫完成建设阶段之后，外国航天员能够进入天宫。随着对外的开放，我们也期待天宫能够对国内开放，让来自其他领域的符合资格的人们完成宇航梦想。
新闻链接：
https://mp.weixin.qq.com/s/zpmtVaHRQLTGDzpg5GtZvg
业已证明宽带卫星巨型星座在技术上可行的各公司现在面临着更大的一个难题，那就是如何让这一商业案例闭合。出席2021年卫星创新会议的行业官员和观察家们仍旧怀疑由数百乃至成千上万颗低轨卫星组网的星座能否带来足够多的收入，以收回系统组网和后续补网工作的成本。
布赖斯技术公司首席执行官克里斯滕森把OneWeb和SpaceX眼下正在开展的星座组网工作称作“扩散式低轨系统商业模式的概念验证”和整个行业的一个重大拐点。但她辩称，单单验证了概念并不足以保证能最终获得成功。
她在10月5日的一场分组会上说，“我们所看到的是由投资支撑的组网部署，但那与靠收入来支撑的商业运营有着很大不同”；“我们将会在未来5年里看到的最重要拐点是那些商业风险项目的结果如何”。那包括形成足够高的创收来支持运行和筹集更多的资金来扩建那些系统。
另一个因素是星座补网能力。与典型使用寿命不下15年的静地通信卫星不同，由于轨道保持和在更拥挤的低轨环境下开展机动对推进的要求，加之对技术翻新的渴望，低轨星座卫星的设计寿命只是其一个零头。而那样的补网是需要花钱的。
与此同时，靠风投资本支持的某些星座企业将会转变成上市公司。麦克萨公司航天业务开拓团队高级主管帕维兹在同一场分组会上说，“由此，投资界的期望值和风险特证都将会发生变化”。那将影响到公司动辄就是数十亿美元的星座补网资金筹集能力。他说，“当你从一家由风投支持的公司变身为一家上市公司时，再做一遍规模庞大的补网还能轻易地得到董事会的指示吗？”；“业务收入能支撑这样做吗？”
一些传统卫星运营商怀疑星座商业模式无法闭合，至少是在作为独立项目的情况下。国际通信卫星公司首席商务官哈拉维在10月6日的一场分组会上说，“星座项目的问题在于你从要开始变现的第一天起就得让所有东西都到位，而且可容你变现的时间很短”；“你必须非常快地实现收入增长，并要在星座需要补网前就做到那一点”。他的结论是，“那几乎是不可能的，尤其是鉴于那些星座项目的投资规模”。
哈拉维以及SES首席执行官科勒等人在会上倡导所谓“多轨”系统的概念，即把静地卫星同低轨或中地轨道卫星结合起来。科勒10月5日说，“我们中轨平台上所用的同样技术正在被用到静地轨道，并与一个普通地面网络整合在一起”；“把那两者联系起来并让用户能在两者之间漫游，你瞬间就形成了规模”。哈拉维说，“我们说过，我们的愿景是要采取一项多轨战略，但其建立在现有客户群体和收入流的基础之上”。
Anuvu公司主管连通性业务的执行副总裁皮戈特也支持多轨思路，但对于低轨星座的未来前景较为乐观。该公司正在建设一个静地小卫星编队。他说，“我们相信会有一些低轨星座将具备扎实可靠的商业案例”，“过去5年提出的所有低轨星座都会是这样吗？不是的，但谁将在那片市场上成为赢家还要等等看”（Anuvu原名全球鹰娱乐公司，3月份走出破产保护后改现名。Anuvu是英文A New View的简写，可译为“新视角”——译注）。
值得注意的是，包括OneWeb和SpaceX以及亚马逊和电信卫星公司在内的几大巨型星座项目企业都没人参加上述分组讨论。亚马逊网络服务公司（AWS）航天部门人员霍索恩在10月6日的一场分组会上称星座的事与他无关，但他提醒说，现在就下结论说其在经济上行不通还为时过早，因为那些星座未来有可能会给世界带来一些眼下还不知道的“很棒的新价值”，从而促成该商业案例走向闭合。
不可否认，不管是GPS星座、铱星星座还是星链星座，都是巨大的技术进步。星链已经接近完成了beta测试版，即将在年底推出正式服务。
但是显然即使是马斯克也觉得目前的进度太慢。按照一箭60星的发射速度，二代星链需要3万颗卫星，那就要发射500次。猎鹰火箭已经很牛了，按照每星期发射一次也要发射10年。而卫星本身寿命只有5年，等发射完3万颗，其中一半就已经退役。所以他要依靠星船（starship）一次发射400颗星链卫星才行。
另外，现在星链才10万多客户，每个月收入1000多万美元，远远不能支撑100亿美元的建造成本及其折旧。这也就不难理解业界为什么不理解巨型星座的商业模式了。
新闻链接：
https://mp.weixin.qq.com/s/gK0j84TioVz4cmgCQLHpvg
本文系《卫星与网络》编辑及独家点评，转载及引用部分观点请在文首注明出处、公众号ID及作者。感谢支持有态度的媒体！
未按照规范转载及引用者，《卫星与网络》保留追究相应责任的权利
部分图片难以找到原始出处，故文中未加以标注，如若侵犯了您的权益，请第一时间联系我们。
北京呼风唤雨文化传媒有限公司企业宗旨：秉承星云大师“达人达己”的理念，我们调动我们的智慧，专业、真诚、用心……为我们的合作伙伴在市场上呼风唤雨出一份力。祝各家企业发展顺利，年年进步！
电子杂志，扫码阅读
期期精彩，不容错过
· 卫星与网络微信公众号（ID：satnetdy）团队
