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《太空全书》
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知识就是力量，欢迎回到2049。今天抽奖要送的这本书可实在是太狠了，国家地理出版的太空全书，没别的可说的：苍穹之上，丈量宇宙。这是我迄今为止看到的最好的宇宙百科全书，参与抽奖2.49元，感谢各位老板支持，别忘了备注微信或电话，好了要完饭了，开始今天的节目。
上世纪90年代，摩托罗拉工程师巴里-伯蒂格的老婆向他抱怨电话信号不好，于是财大气粗、不可一世的摩托罗拉公司，想到了一个改善电话信号的方案，那就是由77颗近地卫星组成一个星群，让用户在世界上任何地方都可以打电话。由于金属元素铱有77个电子，于是这项计划就被称为“铱星计划”。不过后来，卫星数缩减为66个，所以更准确地说，应该改为“镝星计划”。

铱星计划
这一庞大的布星计划开始于1996年，我国的“长征2号丙改进型”火箭也承担了铱星的发射任务，1998年5月，布星任务全部完成，11月1日，摩托罗拉便正式开通了全球通信业务。不过遗憾的是，由于管理和商业运营方面的种种问题，特别是铱星计划自身存在的技术难题，最终这一浪漫的工程以失败而告终。
不过到了2015年，向来语不惊人死不休的埃隆-马斯克决定复活这一计划，而且他的野心更大，那就是要发射12000颗卫星，其中1584颗将部署在近地轨道，这便是“星链计划”。今年5月23日，SpaceX公司利用“猎鹰9号”运载火箭成功将“星链计划”的首批60颗卫星送入轨道，迈出了构建全球卫星互联网的第一步。

星链计划
我们知道，马斯克这哥们向来的套路就是，先想一个天马行空看似不可能达到的目标，说白了就是放卫星，然后围绕着这一目标，逐步分阶段、分模块式地去实现，即便最终的任务完成不了，在这一过程中，也会收获很多意外惊喜，这些意外的收获最终都将成为推动人类发展的动力。而随着历史进程的行进，如果这些看似不可能的任务得以实现，那我马斯克无疑就是开天下之先河的先行者了，注定是要被历史铭记的。
另外，现在我们正处于4G时代向5G时代的过渡时期，而在5G时代之后，人们也认为卫星将取代基站，带领人类走进6G时代，所以马斯克的卫星一放，瞬间再度勾起了人类90年代的幻想，那么这一次马斯克能实现人类的梦想吗？卫星终会取代基站成为人类通信的主要载体吗？今天我们不妨来分析一下。
首先我们要了解一个概念，这就是“信噪比”，所谓的信噪比，指的就是信号的能量与噪音的能量之比，可见，要想保证无线通信的信号接收得到，那么信噪比就一定要足够高。另一方面，信号能量是和传输距离的平方成反比，而噪音却是恒定的。所以信号要想好，就要保证无线信号的传输距离不能太远。
目前的4G通信，基站之间的距离差不多是2-3公里，也就是说，我们的手机和基站之间的距离大约是1-1.5公里，在大城市中还会更密集一些。但是星链计划中的卫星那可就不知道远到哪里去了，目前已经发射的计划中的近地卫星，其距离也远达550公里，也就是手机和基站距离的400倍左右，如此遥远的距离，即使不考虑云层对信号的阻隔，其信号强度也只有同样发射功率的基站的一万多分之一。所以，卫星和手机之间的传输率肯定是高不了。
比如说20年前的铱星计划，当时的电话通信速率只有2.2-3.8Kbps，而我们今天在手机上用4G网络看高清视频，下载的速率差不多在5Mbps左右，这个速率是铱星计划的1500-2000倍左右。
当然了人们一定会说，现在20年过去了，技术的进步已经不可同日而语了，但问题是，任何技术都有个极限，对于无线通信来说，它受到香农定律的支配，具体这个定律说的是啥，咱也看不懂，但结论我们明白，那就是要想增加设备和卫星之间通信的传输率，唯一的办法就是增加发射的功率，这样才能保证500公里后，信噪比足够高。比如说当你要增加下载速度时，就要增加卫星的发射功率，这件事儿不能说一定做不到，但在目前的技术条件下，基本是不可能的，因为卫星做不到像基站那样有线供电，所以它的发射功率必然很有限。
而当你要增加上传速度的时候，就要提高你手机的发射功率，这也不是做不到，但以目前的技术，做到之后可能你的手机就不是手机了，比如铱星手机，这哥们就和大哥大差不多，况且它传输的还只是语音数据，数据量非常小。如果我们想上传视频，那你看看电视台直播用的转播车就知道了，就算没有这么夸张，我们上传的视频清晰度没有电视转播那么高，我估计你至少也得随时蹬个三轮上街。

铱星手机

直播车
不仅如此，在整个移动通信过程中，我们的手机和基站或是和卫星之间实现了通信，还只是其中的第一步。接下来，基站与基站、或是卫星与卫星之间，还需要建立通信联系，这样我们才能实现与远方的连接。在目前，手机与基站之间自然是无线通信，而基站与基站之间则是超高效率的光纤通信。
但如果用卫星取代基站，这就麻烦了，首先各路手机的通信流量都汇聚到卫星那里，下一步卫星该怎么办呢？第一个办法是卫星把数据再传到地面的基站，这不脱裤子放屁白费事么？第二个办法就是直接实现卫星与卫星之间的通信，但要知道，空间中的频段资源十分有限，我就打个电话而已，就要把信号先传到卫星A，然后卫星A再把信号传给卫星B，再由卫星B传给黄博士，这无疑就造成了巨大的浪费。
星链计划还有一个硬伤，那就是通信效率会大打折扣，就算我们乐观地假设一颗卫星的功率，可以媲美连有电源和光纤的基站，但卫星的数量还是太少了，12000个看似很多，但要知道，全中国的基站数量可是500万，这完全就不是一个数量级。500万个基站，有时候尚且还应付不来，区区一万多颗卫星，就要处理人类越来越庞大的信息量，臣妾实在是做不到啊。所以说这样的卫星通信，即便有用，那也是当你身处可可西里无人区的时候，但转念一想，如果卫星通信只能用于这样极端的情况之下，10000个是不是有点太多了呢？铱星计划的66个卫星就足以完成任务了，所以说，星链计划是典型的高不成低不就。
无独有偶，谷歌也想在通信上搞个大新闻，而这就是它于2013年提出的平流层气球通信，那么这个计划靠谱么？
这个计划很简单，我们完全可以把它视作低空版、吊丝版的星链计划。首先，将一大批热气球送到距地面20公里的平流层中，由气球取代基站构成一个巨大的通信网络。这些气球的材质是非常轻的聚乙烯泡沫，完全充气后高12米，宽15米，非常巨大，所以上面的太阳能面板可以提供充足的通信用电，同时，气球距地面的距离要比卫星近的多，所以信噪比也要高很多。

平流层气球通信

谷歌的通信气球
2016年，谷歌在南纬40°的太平洋上空用300个气球做了个试验，成功地将通信信号从南美洲连到了澳大利亚。气球之间的距离大约是20公里，网速可以达到3G网络的水平。这次尝试，也被当年的《MIT科技评论》评为了年度10大科技成就，在2016年年末的时候，我们还介绍了这一技术。
但万万没想到的是，没多久谷歌就打了《MIT科技评论》和我的脸，因为谷歌很快就放弃了这一计划，原因有三点：
首先，天上的气球非常难控制，一开始的时候这些气球各就各位，从南美洲上空一字排到澳洲上空，但没多久位置就全乱了，但重新调整却异常艰难。通过计算后谷歌发现，要想保证气球基站的密度足够高，唯一的办法就是发射四倍数量的气球。
发射数量多了就一定没问题么？也不见得，因为导致谷歌放弃的第二个原因是气球以及上面的太阳能电池板经常坏，坏掉倒也不是什么大问题，地面上的基站也经常出问题，但气球坏了你说怎么修，只能开启上面的降落伞让它落到地面，但它掉到哪里，那可就没准了，虽然有GPS可以定位，但要是掉到茫茫戈壁或无边大海，抑或是茂密的丛林，你想想这事儿好办么？
第三个原因是气球基站的发射功率不够大，这就要求地面上的接收天线特别大，在接收信号时，要在气球下方的用户的房屋上安装一个特殊的网络天线，收到信号后，再通过类似Wi-Fi的设备和移动设备相连。但即使这样，最高也只能保证3G的速度，所以还是没卵用。事实上，亚马逊和Facebook也曾想搞这样的工程，但最终也都无奈放弃。
看来，不论是马斯克耗资巨大的星链计划，还是谷歌相对便宜的平流层气球计划，目前看起来都不是很靠谱，这其中固然有着有着种种技术上的具体限制，但究其根本原因，还是在于这两个方案违背了历史进程。
事实上，未来科技发展的总趋势是，用更少的能量传输，来处理和存储更多的信息。5G取代4G、4G取代3G，都符合这个规律，但用卫星或热气球来取代4G和5G，显然与这个总趋势背道而驰。更关键的是，未来无论是互联网还是移动通信的发展，都是朝着融合的方向前进的，而绝不是另搞出一套独立的通信系统。就比如如今5G的发展，它就要经历一个依托于现有的4G基站过渡性发展的时代，这就叫资源的优化配置，而卫星与气球，却完全看不起现在成本越来越低的基站，要投入巨大的资金自己玩儿自己的，这不就是作死么。
当然了，我们一定要清醒的是，在如今的商业时代，宁可相信世上有鬼，也不能相信商业大佬的嘴，商业奇才斯坦尼斯刘夫斯基指出，马斯克推出星链计划，以及谷歌推出平流层气球计划，虽然还像模像样地真的在做了，但其背后一定有更为复杂和深远的商业目的。或许他们自己也说不清，但还有什么会比代言未来逼格更高呢？鉴于此，我今天宣布，2049将开启人类历史上首个反物质推进器计划，欢迎各界人士前来洽谈项目。
最后我们再回到通信技术本身，究竟什么会是5G时代之后的通信技术呢？6G到底什么样子呢？我哪知道，要我说，我们还是先把5G玩儿明白再看吧。