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1、星鏈衛(wèi)星發(fā)射部署概述

截至2023年11月28日，SpaceX公司累計(jì)發(fā)射126次共5511顆Starlink衛(wèi)星。進(jìn)入2023年以來，SpaceX公司明顯加快了星鏈的發(fā)射部署進(jìn)程，由2022年平均每10.74天發(fā)射一批，縮短至僅5.81天。值得注意的是，7月20日以來發(fā)射的星鏈衛(wèi)星均為V2.0 Mini版本，發(fā)射頻次更是提升到平均4.1天一次。

星鏈衛(wèi)星歷年發(fā)射批次數(shù)及衛(wèi)星數(shù)如圖1：

圖1歷年星鏈衛(wèi)星發(fā)射頻次數(shù)及衛(wèi)星數(shù)

星鏈衛(wèi)星歷年發(fā)射頻次統(tǒng)計(jì)如圖2：

圖2歷年星鏈衛(wèi)星發(fā)射頻次

星鏈衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量的增加，其版本也在不斷演進(jìn)，主要可分為三個(gè)階段：

（1）V1.0版本衛(wèi)星發(fā)射部署階段：2019.05-2021.07。星鏈于2019年5月至2021年7月，主要發(fā)射星鏈殼層1的V1.0版本衛(wèi)星；其中，穿插著殼層3的少量V1.5版本衛(wèi)星，用于星間激光鏈路測試。

（2）V1.5版本衛(wèi)星發(fā)射部署階段：2021.09-2023.07。2021年9月至2022年底，主要發(fā)射星鏈殼層4的V1.5版本衛(wèi)星；殼層2、3、5的V1.5版本衛(wèi)星主要于2023年上半年發(fā)射。期間，穿插著有少量V2.0 Mini版本的衛(wèi)星發(fā)射，主要用于先期測試。

（3）V2.0 Mini版本衛(wèi)星發(fā)射部署階段：2023.07-至今。自2023年7月至今，發(fā)射的星鏈衛(wèi)星均為V2.0 Mini版本，用以填充殼層6與殼層7。

2、星鏈一期LEO系統(tǒng)在軌構(gòu)型分析

殼層1至殼層4屬于星鏈一期LEO系統(tǒng)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，星鏈實(shí)際在軌運(yùn)行星座構(gòu)型與其所宣稱的不一致。后文將SpaceX公司提交至FCC資料中的星座構(gòu)型，記為“FCC標(biāo)稱”；而將我們基于自研天智網(wǎng)絡(luò)仿真測試床研判得出的星座構(gòu)型，記為“天智研判”。結(jié)果對(duì)比如表1：

表1 FCC標(biāo)稱與天智研判的星鏈星座構(gòu)型參數(shù)對(duì)比

更多詳細(xì)信息已在下面文章中進(jìn)行分析，不再贅述。

（1）《Starlink第一期星座發(fā)展歷程及性能分析》；

（2）《Starlink星間激光鏈路應(yīng)用的仿真分析》；

（3）《Starlink實(shí)際星座構(gòu)型研判與仿真分析》；

（4）《Starlink星座殼層2近期構(gòu)型調(diào)整的分析》。

3、星鏈二代GEN2系統(tǒng)簡介

星鏈二代GEN2系統(tǒng)是2020年5月份，SpaceX公司提交至美國聯(lián)邦通信委員會(huì)FCC的星座方案，總計(jì)30000顆衛(wèi)星。其后，SpaceX公司對(duì)二代系統(tǒng)方案進(jìn)行多次修改，主要如下：

（1）2021年8月，SpaceX公司對(duì)星座構(gòu)型方案進(jìn)行了調(diào)整修改，由30000顆調(diào)整為29988顆衛(wèi)星，在高度、殼層、軌道面數(shù)等方面均有調(diào)整。

（2）2022年11月，F(xiàn)CC授權(quán)星鏈二代GEN2系統(tǒng)的7500顆星，部署在525、530和535 km，軌道傾角為53、43和33度，使用Ku頻段和Ka頻段。

（3）2023年2月，SpaceX提交請求授權(quán)操作其直接到蜂窩的有效載荷，以便在1910-1915 MHz上行鏈路（地對(duì)空E-S）和1990-1995 MHz下行鏈路（空對(duì)地S-E）頻段實(shí)現(xiàn)手機(jī)（支持現(xiàn)有的蜂窩移動(dòng)設(shè)備）直連星鏈衛(wèi)星。

根據(jù)最新可掌握到的FCC標(biāo)稱GEN2構(gòu)型方案，調(diào)整后的系統(tǒng)構(gòu)型包含兩套候選方案。其中，第一套系統(tǒng)構(gòu)型由9個(gè)星座構(gòu)成，作為公司的主選方案，具體如表2：

表2星鏈GEN2系統(tǒng)的空間星座構(gòu)型

可知，星鏈二代GEN2系統(tǒng)由軌道高度位于340~614 km共9個(gè)子星座（共計(jì)288個(gè)軌道面）組成。與一期LEO系統(tǒng)相比，二代GEN2系統(tǒng)軌道面數(shù)較少，而面內(nèi)衛(wèi)星數(shù)較多，主要因?yàn)樾擎溞l(wèi)星原計(jì)劃采用運(yùn)載能力更強(qiáng)的星艦搭載發(fā)射。

4、星鏈二代GEN2系統(tǒng)在軌構(gòu)型分析

殼層5衛(wèi)星至今累計(jì)發(fā)射699顆衛(wèi)星，已入軌衛(wèi)星軌道高度穩(wěn)定在566.3km，傾角43度。殼層6與7發(fā)射時(shí)間較晚，當(dāng)前數(shù)據(jù)尚不足以支撐構(gòu)型研判。

基于殼層5在軌衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，經(jīng)研判，其星座構(gòu)型參數(shù)如下：

經(jīng)與表2星鏈GEN2系統(tǒng)空間星座構(gòu)型參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，殼層5與表內(nèi)“星座6”較為相似，體現(xiàn)在傾角均為43度、軌道面數(shù)均為28個(gè)。但軌道高度差異較大，星座6的FCC標(biāo)稱值530km，殼層5衛(wèi)星實(shí)際在軌高度566.3km，待后續(xù)研判分析。

殼層6衛(wèi)星至今累計(jì)發(fā)射535顆衛(wèi)星，較早發(fā)射的衛(wèi)星已入軌，高度穩(wěn)定在567.6km，傾角43度。

值得注意的是，殼層5和6均為43度傾角，但也存在如下區(qū)別：

（1）殼層5衛(wèi)星為V1.5版本，殼層6衛(wèi)星為V2.0 Mini版本；

（2）殼層5衛(wèi)星軌道高度566.3km，殼層6軌道高度567.6km。

兩殼層的衛(wèi)星在同一天的軌道高度分布對(duì)比如下：

圖3殼層5與6各星鏈衛(wèi)星的軌道高度（時(shí)間：2023.11.28）

兩個(gè)殼層傾角相同、軌道高度相近（僅相差1.3km），此兩殼層衛(wèi)星有可能實(shí)際同屬一個(gè)星座。此時(shí)，應(yīng)結(jié)合軌道面RAAN等分布進(jìn)行進(jìn)一步分析。

將兩個(gè)殼層的衛(wèi)星在右旋升交點(diǎn)赤經(jīng)RAAN與面內(nèi)相位的分布圖中進(jìn)行繪制，如下：

圖4星鏈殼層5與6在軌衛(wèi)星RAAN&相位的二維分布

由圖，殼層5、6雖衛(wèi)星版本（V1.5與V2.0Mini版本）不同，但兩個(gè)殼層在軌衛(wèi)星其軌道高度相近、傾角相同，通過對(duì)殼層5與6更多軌道面內(nèi)衛(wèi)星進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)該兩個(gè)殼層混合組網(wǎng)共同組成星鏈二代GEN2系統(tǒng)的星座6。

對(duì)殼層5多個(gè)軌道面與面內(nèi)較為接近的殼層6衛(wèi)星進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)殼層的衛(wèi)星隨時(shí)間推移始終在一個(gè)軌道面上（高度相近、傾角相同、RAAN相同）。以該殼層的28個(gè)軌道面中面27、面4為分析對(duì)象；同時(shí)，選取殼層6中軌道高度較為穩(wěn)定且RAAN相近的。對(duì)比兩個(gè)殼層的相關(guān)數(shù)據(jù)，如下圖所示：

圖5星鏈殼層5與6軌道面與衛(wèi)星的RAAN隨時(shí)間變化

可看出，殼層6衛(wèi)星23056C與殼層5軌道面號(hào)27的RAAN值保持一致，衛(wèi)星23067E與軌道面號(hào)4的RAAN值保持一致。由于兩個(gè)殼層衛(wèi)星版本差異，故受軌道攝動(dòng)程度不同，猜測兩殼層軌道高度差異更多用于保持相對(duì)構(gòu)型的穩(wěn)定。

殼層5與6混合組成的星座構(gòu)型，也與表2中星座6參數(shù)更為相近，即“每軌道面內(nèi)120顆衛(wèi)星”。隨著后續(xù)更多殼層6衛(wèi)星的發(fā)射入軌，可得到驗(yàn)證。

5、星鏈系統(tǒng)的分階段部署方式分析

星鏈不管是LEO系統(tǒng)還是GEN2系統(tǒng)，均由多個(gè)星座大量衛(wèi)星組成，完整的星座系統(tǒng)部署必然需要分階段實(shí)施。結(jié)合前期對(duì)一期LEO系統(tǒng)的長期跟蹤研判，發(fā)現(xiàn)其分階段部署方式為“少量軌道面部署->軌道面逐層加密->所有軌道面部署完成”。以一期殼層1為例，其部署進(jìn)程如下圖所示：

圖6星鏈一期LEO系統(tǒng)星座分階段部署方案示意圖

星鏈一期LEO系統(tǒng)現(xiàn)已部署的4個(gè)殼層，多數(shù)都是軌道面多而面內(nèi)衛(wèi)星少，如殼層1與4均為72軌道面、面內(nèi)18顆星。這兩個(gè)殼層基本上都是優(yōu)先實(shí)現(xiàn)18個(gè)軌道面部署、進(jìn)一步加密形成36個(gè)軌道面、最終形成72個(gè)軌道面。

與之對(duì)比，二代GEN2系統(tǒng)星座方案中大多為軌道面數(shù)少而面內(nèi)衛(wèi)星多，如表2中星座6為28軌道面、面內(nèi)120顆星。結(jié)合前述分析已知，該星座6將由兩個(gè)不同衛(wèi)星版本的殼層組成，且已實(shí)現(xiàn)了全部軌道面的部署，只是面內(nèi)衛(wèi)星較為稀疏。故其后續(xù)將采用對(duì)面內(nèi)衛(wèi)星逐步加密的方式，如下圖所示：

圖7星鏈二代GEN2系統(tǒng)星座6分階段部署方案示意圖

6、總結(jié)與分析

本文對(duì)星鏈二代GEN2系統(tǒng)現(xiàn)有在軌構(gòu)型進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)殼層5與6不同版本衛(wèi)星共同填充同一星座，且分階段部署方案與一期有較大差別。具體而言：

（1）二代GEN2系統(tǒng)采用了V1.5與V2.0Mini兩個(gè)不同版本的衛(wèi)星，共同構(gòu)建同一個(gè)星座，實(shí)現(xiàn)不同版本衛(wèi)星的混合組網(wǎng)；

（2）二代GEN2系統(tǒng)采用了優(yōu)先所有軌道面內(nèi)少量衛(wèi)星部署，進(jìn)而加密各面內(nèi)衛(wèi)星的分階段部署方案。

后續(xù)，將結(jié)合星鏈二代系統(tǒng)更多衛(wèi)星的發(fā)射入軌數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與復(fù)核。