量子计算机|陈根：手机直连卫星，落地为什么这么难？科学重器|重器

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文/陈根
“手机直连卫星”是这两年炙手可热的概念。
2022年SpaceX的埃隆?马斯克与T-Mobile的迈克?西弗特联合对外宣布， 2023年T-Mobile的用户将有机会使用自己的手机直连SpaceX的Starlink（星链）二代卫星，解决移动网络无所不在的覆盖问题；9月，华为和苹果公司分别宣布，在其各自最新发布的旗舰款手机上配置手机卫星通信相关功能。
今年开年，在美国得克萨斯州的AST太空网络宽带服务公司也计划要填补手机市场这块空白。在AT&T和Vodafone的支持下， AST太空网络宽带服务公司正在研发一种技术，让手机直接同卫星连接，打电话或用5G速度使用数据。
不过，概念的火热并不代表技术的成熟， “手机+卫星”想要走进寻常百姓家，或许还有一段不小的距离。

炙手可热的手机卫星通信
卫星通信就是地球上——包括地面和低层大气中——的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。简单来说，就是地球上的终端设备（手机）直接连接太空里的卫星，进行通信。那么，为什么在5G已然如此强大的情况下，还需要手机直连卫星进行通信？
要知道，现有的地面移动通信仅覆盖地球表面的10% 。在人口密度低、回报价值低的偏远地区，网络部署成本高昂、性价比低，而且容易受地形和地质灾害影响。在手机上引入卫星通信技术，能够与其形成互补。
虽然在使用手机上，未引入卫星通信技术与在引入卫星通信技术并无太大不同，我们也是发送一样的短信和文字信息，和我们过去发的短信和文字信息并没有什么不同。但差异就在于，如果我们的手机没有插SIM卡，依靠手机卫星通信技术，即便是在塔克拉玛干大沙漠的无人区这样的手机完全没有信号的地方，我们也可以把短信成功发送出去。
当可用资源有限时，灾难随时可能出现时，通过手机直连卫星通信的意义重大，卫星通信具有“站得高、覆盖广”的天然优势，不仅可以覆盖森林、沙漠、海洋等区域，还能在灾难发生、基站被破坏、野外遭遇意外时通过卫星通信提供紧急通讯功能，这无疑在挽救一个甚至无数生命。
【量子计算机|陈根：手机直连卫星，落地为什么这么难？】实际上， “手机直连卫星”并非新兴技术，早在上世纪80年代时已经有比较大型的终端机可以与卫星进行通信，上世纪80年代末美国推出的铱星卫星移动通信星座系统，就有类似“大哥大”的卫星电话。
不过在当时，一些技术瓶颈限制了这项技术进入大众消费者的视野。功能相对单一，资费高昂，实际使用的频率并不高。所以，早期概念兴起时，这项技术只在科考等特殊领域形成了产业体系，不能算是消费级手机。
而现在， “手机直连卫星”之所以再被关注，来自航天事业的大势所趋。随着航天科技的不断进步，卫星产业得到了高效发展。一箭多星发射技术、运载火箭可回收技术等的出现，让深空探索的成本不断降低。随着现代移动通信、电子元器件和卫星工程等技术的飞速发展，卫星通信系统在很大程度上解决了用户接入、通话质量、数据传输和建设成本等问题。
跟过去相比，现在的手机配置更加先进；卫星的研制成本越来越低；一箭多星发射技术、运载火箭可回收技术的出现，既缩短了卫星部署周期，又降低了部署成本。这些进步，都为手机实现卫星通信提供了条件和机会。