1.5 中、低轨道卫星移动通信系统的优势与风险

中、低轨道卫星移动通信系统的优势主要包括以下几个方面。

（1）信号传输时延的优势

中、低轨道高通量卫星移动通信系统的优势主要体现在时延方面。对于1颗GEO高通量卫星，传输时延在250 ms左右，无法满足地面交互式通信的需要；MEO卫星的传输时延为150 ms左右，主要适用于干线传输和蜂窝回程等应用；LEO卫星的传输时延仅为30～50 ms，已经与地面通信手段较为接近（无线蜂窝通信的传输时延为10～50 ms，光纤的传输时延为10～20 ms）。

（2）更具性价比的容量使用成本优势

GEO卫星一般是运营商作为高通量卫星市场验证的选择，先通过部署1颗卫星覆盖容量需求较为密集的地区，有了一定的用户基础和商业模式之后向其他区域和全球覆盖，投资风险较小，但单颗卫星容量有限，如今在轨的高通量卫星单颗卫星容量大多在数百吉比特每秒（Gbit/s），限制了市场的发展。而中低轨星座一旦入轨，星座容量在太比特每秒（Tbit/s）量级，可大大降低用户的容量使用成本，扩大用户群。

中、低轨道卫星移动通信系统的风险主要包括以下几个方面。

（1）卫星星座设计风险

卫星的轨道高度越低，单颗卫星覆盖范围就越小，要求组成星座的卫星就越多，轨道设计更复杂（需要包含倾斜轨道面和极轨道），卫星会在极地上空停留更长时间，地面终端需要做更多的信号切换，同时加大了地面终端的设计难度。假设固定接收终端的天线口径为30 cm，仰角为15°，天线的覆盖区内有数个子波束，当卫星飞行经过，天线在每个波束之间大约45 s就需要切换1次。如果卫星处在不同的轨道面，终端设计将会更加复杂。

（2）现有发射能力风险

以“一网”卫星发射为例，该星座如果从2017年年底开始发射，到国际电信联盟授权的频率轨位到期前（2020年）完成，需要在2～3年内完成900多颗卫星的发射（650颗在轨卫星+备份星）。20世纪90年代发展的“泰利迪斯”（Teledesic）系统，为了解决发射能力不足的问题，曾提出要用苏联的洲际弹道导弹发射卫星。从全球发射市场的容量来看，现有的卫星发射能力不能满足未来几年卫星互联网星座的发射需求。2012—2016年，全球每年发射200多颗卫星，但从2017年起，由于One Web星座发射启动，待发射卫星数量增至300～400颗，大大超过了发射服务提供商的发射能力。

（3）低轨恶劣空间环境的考验

地球的外层空间位于700～10 000 km高度，有2条高能质子辐射带，即范·艾伦辐射带。低轨卫星在变轨的过程中，需要频繁穿越高能质子辐射带，对卫星的电子系统正常工作造成很大影响，对卫星抗辐射能力提出了很高的要求。同时，还存在与微流星体和轨道碎片碰撞的风险。2009年，俄罗斯宇宙-2251（COSMO-2251）卫星与铱-33（Iridium-33）卫星在790 km的轨道高度发生碰撞，2颗卫星相撞造成的空间碎片成百上千，碰撞低轨卫星的概率很大。此外，低轨星座卫星数量众多，退役后一旦成为新的太空垃圾，将会对后续卫星产生很大影响。

（4）巨额资本投入风险

对于一个NGEO高通量卫星系统来说，关键问题在于要想实现全球覆盖，必须部署一个星座，并且要想实现连续覆盖，星座的每一颗卫星都必须发射（提供连续覆盖的卫星数量取决于卫星的轨道高度，轨道高度越低，所需的卫星数量越多）。从部署成本来看，1颗NGEO高通量卫星星座加上发射成本，至少需要20亿美元，而1颗GEO卫星的部署成本是1.5亿美元左右。同时，运营商部署1个星座需要的时间成本（3～4年或更多）对该公司的现金流是一个考验。此外，LEO卫星的寿命一般较短，因而卫星的替换将更为频繁（LEO卫星的设计寿命一般是5～7年，GEO卫星一般是15年）。