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美国将在月球建4G网络!为什么不是5G,6G/星链、亦或者3G?

2020-10-21 Challey 阅读:
美国航空航天局(NASA)近日宣布:将拨款1410万美元,与芬兰诺基亚公司合作在月球上建立第一个4G通信网络。现在5G如火如荼,为什么美国不在月球建5G,或者利用马斯克的星链计划Starlink建6G呢?

美国航空航天局(NASA)近日宣布:将拨款1410万美元,与芬兰诺基亚公司合作在月球上建立第一个4G通信网络。现在5G如火如荼,为什么美国不在月球建5G,或者利用马斯克的星链计划Starlink建6G呢?ZPsednc

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该消息得到了诺基亚的官方确认,在官网上进行了宣布。ZPsednc

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诺基亚官网截图ZPsednc

诺基亚承建的4G网络有望在2022年下半年部署。ZPsednc

在月球上建立4G网络是美航天局“阿耳忒弥斯”计划的一部分。“阿耳忒弥斯”名字取自希腊神话中的月亮女神,是美国制定的重返月球计划,旨在2024年将首名女宇航员和1名男宇航员送上月球,并于2028年在月球上建立可持续落脚点,使其最终成为人类登陆火星的“中转站”,为探索火星任务做准备。ZPsednc

“阿耳忒弥斯”计划

阿尔忒弥斯计划(Artemis program)是美国国家航空航天局正在进行中的一项太空探索计划,目标是重返月球并且登陆火星。该计划以希腊神话女神阿尔忒弥斯命名,她是阿波罗的孪生姐姐,此前美国的登月计划叫阿波罗计划。计划中包括首次将一名女航天员送至月球。ZPsednc

2019年5月,美国总统唐纳德·特朗普表示,将全力支持该计划,争取2024年将两名航天员(一位女性一位男性)运送到月球南极,实现重返月球。在下一个五年间“阿尔特弥斯”计划预计将花费2~3百亿美元,为了加快进度,白宫又要求再增加16亿美元的拨款预算。ZPsednc

阿尔忒弥斯计划包括三个阶段:ZPsednc

第一阶段(Artemis 1),计划于2020年下半年,由安装在“航天发射系统”(SLS)重型火箭上的“猎户座”飞船围绕月球进行为期3周的无人飞行,然后返回地球;ZPsednc

第二阶段(Artemis 2),计划在2023年完成载人飞行;ZPsednc

第三阶段(Artemis 3),NASA希望在2024年可以让宇航员登上月球。ZPsednc

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长期来看,阿尔特弥斯计划希望到2028年建立一个月球殖民地,这是完成载人火星任务的关键步骤。ZPsednc

为了实现这一将人类在“阿波罗”计划50多年后重返月球的计划,NASA准备研发和制造五大“系统”:猎户座飞船、太空发射系统(SLS)火箭、“门户”月球轨道空间站、月面着陆系统、飞船舱内压力服及登月舱外航天服。ZPsednc

这些系统之间的衔接就需要稳定可靠和强大的通信技术能力。ZPsednc

月球部署所需通信技术

为实现2028年在月球上建立月球基地,美国宇航局向14家公司授予总价值3.7亿美元的合同用于在月球表面部署技术。这些创新技术包括远程发电、低温冷冻、机器人技术、安全着陆以及4G网络。ZPsednc

诺基亚旗下的研究部门贝尔实验室称,诺基亚将在月球上推出4G/LTE网络。根据NASA的公告,这将是“太空中第一个LTE/4G通信系统”,并且该系统可以支持月球着陆器、月球车、栖息地和宇航员之间的通信,以方便宇航员传输数据、远程控制月球车、即时导航、语音、高清视频通话等。ZPsednc

“阿耳忒弥斯”计划为什么选中4G网络?

据美航天局近日发布的公告,与现有4G标准相比,与诺基亚合作开发的4G通信系统将能提供更远距离、更快速度的月面通信,具有更高的可靠性。这一系统能够支持月球着陆器、月球车、栖息地和宇航员之间的通信,以方便宇航员传输数据、远程控制月球车、即时导航、语音和高清视频通话等。ZPsednc

诺基亚贝尔实验室在社交媒体上表示,经过特殊设计,他们开发的4G网络能够承受太空的极端温度、辐射和真空条件,以及在月球表面发射和降落期间产生的巨大震动影响。ZPsednc

不仅如此,诺基亚在一份公报中指出,4G网络对于人类在月球表面的长期存在至关重要。在将来将有更多的着陆器来扩展月球网络,随着新技术标准的成熟,诺基亚的设备可以从4G升级到5G网络。ZPsednc

为什么不是5G?亦或6G、星链计划

5G在全球已经开始了商用,其具有高速率、低延迟、大容量的特点,目前的5G技术也相对成熟了,诺基亚更是掌握了5G系列通信技术,截止上周末,诺基亚已经在全球获得了100个5G订单。看起来是5G已经比较成熟了。那为什么不在月球上使用呢?ZPsednc

首先,月球通信要保证稳定可靠

对于尖端前沿科技场域来说,稳定可靠是第一位的,虽然5G已经商用,但是不像4G,已经经过了十来年全球范围的使用,技术已经非常成熟,4G有什么问题,哪些地方存在缺陷或者Bug,哪些条件下可以稳定传输,对于掌握4G技术的公司已经非常清楚。因此对于月球只需要进行对应环境的改造升级,避免可能的陷阱。而5G可以说还是个新事物,虽然全球已经开始了商用,但是还未普及,还未经过大面积、长时间以及各种环境状况下的检验。ZPsednc

第二、能源要求

根据中国铁塔的报告,5G基站单系统的典型功耗分别为:华为3500W,中兴3255W,大唐4940W,而一般4G的单系统功耗仅为1300W,5G是4G的4倍。且5G基站的覆盖面积远小于4G基站,如果要实现相同面积的覆盖,5G基站的数量至少是4G的3倍,如此一叠加,5G耗电量将是4G的12倍。ZPsednc

月球上的装备本来就很有限,还要保证必备载荷的能源供应。因此,不可能为了体验5G新技术,就搬一个耗电大户上去。ZPsednc

第三、传输距离

5G单个基站的的覆盖范围一般是100-300米,空旷地带可以传输500-1000米;ZPsednc

4G基站的覆盖半径约为1-3公里;ZPsednc

3G基站的覆盖半径约为2-5公里;ZPsednc

虽然看起来相差不大,但是在复杂的月球表面通信,一旦遇到传输瓶颈,哪怕一米的距离都可能成为灾难。ZPsednc

第四、基站数量

这个上面也介绍了,5G由于设计成高速率,系统对基站的数量要求也更高,覆盖同样范围的通信需求,是4G的3倍以上。月球上不可能建设多个基站,一般是主基站、备用基站、三级备用基站配套。如果考虑到覆盖范围,那么同样的通信覆盖,5G将是4G的9倍了,5G基站耗电比4G高4倍以上,再加上数量是9倍,那能源需求就要暴涨至36倍了,这对于一个要求稳定可靠确保能源冗余的高精尖系统来说,是无论如何也不能接受的。ZPsednc

为什么不用星链计划卫星/6G?

星链计划Starlink,目前还是马斯克的SpaceX的一个实验性项目,在美国也只有70万用户测试性使用。其技术成熟度、稳定可靠性都还有很长的路要走,不可能搬到月球上。ZPsednc

星链计划也不等于6G,其速率甚至还达不到4G;至于6G,还在酝酿之中,没法上天。ZPsednc

那为什么不用3G呢?

那有人提出,那为什么不是3G呢?3G在全球的通信发展史上,其实是一个过渡的系统,3G通信制式也非常多,有WCDMA、CDMA、还有中国的TD-SCDMA。通信速率也无法满足美国航空航天局(NASA)提出的要求:支持月球着陆器、月球车、栖息地和宇航员之间的通信,以方便宇航员传输数据、远程控制月球车、即时导航、语音、高清视频通话等。ZPsednc

同时,3G也已经过时了,没法过渡升级到下一代5G。ZPsednc

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因此,4G可能是目前月球上通信的最佳选择。ZPsednc

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