原文题为《GOING LARGE：Big constellations no longer necessarily mean small satellites》，发表于SpaceNews 8月刊，作者JASON RAINBOW，翻译航天驭星田雨。

世界上最大的星座运营商目前正在规划更大的下一代卫星，加入在近地轨道(LEO)建造更大尺寸航天器的发展趋势。

SpaceX在四年时间里发射了4000多颗星链卫星，运营着全球迄今为止数量和质量最大的卫星星座。截止到目前，已部署的大多数星链卫星的发射重量都在200至300公斤之间——这已经接近仍能被称做“小”卫星的极限（关于小卫星的定义，有的定义为500公斤以内，而有的则定义为1200公斤以内）。

即将研制完成的Starlink V2单颗卫星重量接近2000公斤，这将使SpaceX持续领先于遥感卫星运营商Planet（曾经的全球最大规模星座历史记录保持者，目前运营着数百颗在轨卫星，但其中大部分都是4公斤左右的立方星）。

今年2月，SpaceX开始部署更大的V2 Mini Starlinks，并计划在重型火箭Starship研制完成后发射全尺寸的Starlink V2，以改善其宽带卫星通信服务。SpaceX尚未公布V2 Mini的具体细节，但监管文件显示，它们的重量约为800公斤。

OneWeb公司在近地轨道上有634颗宽带通信卫星，在轨卫星数量位居世界第二，该公司表示，其第二代卫星重量将远远超过现在的150公斤，单星重量接近500公斤。

根据Euroconsult（欧洲咨询公司）首席顾问Maxime Puteaux的说法，星座运营商总是倾向于研制更大的第二代卫星，而不是随着技术的小型化而将卫星研制得更小。这个逻辑很简单：即使他们的前期成本非常高，但更大的卫星能容纳更大（性能更好）的载荷，并且有利于延长设计寿命，这将使卫星更容易从整个通信网络的全生命周期中收回成本。Puteaux说，过往（各星座运营商）使用小卫星的主要原因是小卫星的发射成本较低，但随着发射价格全面下降，这一点就显得不那么重要了。

不管是提供通信服务还是遥感图像服务的卫星运营商，都一直在寻求其服务能力和成本间最优的平衡点。

与地球静止轨道上的高通量卫星平台(GEO-HTS)相比，低轨卫星系统单星的覆盖面积要小很多。这就促使低轨星座运营商必须采用灵活的有效载荷技术（包括星间链路、波束赋形等）。不过也因为距离地面更近，使得低轨卫星通信系统比GEO通信卫星的传输延迟更低，可以最大限度地提高市场适应能力。

Puteaux补充说：“HTS系统的硬件性能和吞吐能力呈指数级增长。” Starlink和OneWeb提供的低轨卫星通信网络在单位卫星质量数据传输能力（kg/Mbps）核心指标方面超过了大多数GEO-HTS解决方案。

这些公司希望利用小型化和规模化的优势，在增加单位卫星质量数据传输能力的同时降低数据传输成本。

值得注意的是， Starlink的第一代系统在特定波束中已经达到饱和，由此，就需要更大的数据吞吐能力和更大规模的卫星平台，这也将有助于充分利用重型火箭Starship的运载能力和整流罩包络。

GEO卫星研制初创公司Swissto12的创始人兼首席执行官Emile de Rijk指出，在卫星通信网络的当前市场价格下，低轨星座在运营寿命期内收回投资仍然具有挑战性。

“目前，低轨宽带通信卫星星座的单位经济效益显著高于GEO宽带通信卫星，”他说。为了解决这个问题，低轨星座运营商正在积极进行技术迭代，将更强大和更灵活的有效载荷放在下一代低轨卫星宽带通信星座上，使它们能够具备更强的通信能力。

de Rijk补充说，星间激光通信还有助于运营商优化地面段成本，因为当信息可以从一颗卫星传送到下一颗卫星时，就不需要那么多的地面站了。

咨询公司Summit Ridge Group的创始人Armand Musey表示，随着卫星的体积越来越大，数据传输的成本通常会降低，但通过发射卫星构建超过市场容量的通信能力是没有意义的。

鉴于市场对Starlink的积极反应，该公司转向更大的卫星以进一步扩大市场并不奇怪。Musey说，做卫星和做大多数事情一样，第二次会更容易。第二代星座受益于更丰富的研制经验，对监管更好的理解，以及目前已构建的销售网络。

他估计，第二代星座单单是卫星制造成本就比第一代低了10%-20%，而且可能更快完成部署，风险更低。在SpaceX猎鹰9号(Falcon 9)运载火箭发射的支持下，Starlink的星座部署相较于OneWeb取得了极大的领先优势，它在维持市场和用户粘性方面取得的成功也为其他人决策研制更大的卫星铺平了道路。

去年，亚马逊与多个运载火箭厂家签订了数十亿美元的发射服务合同，分析人士预计，一旦今年晚些时候开始发射，亚马逊的Kuiper星座单星的发射重量将超过500公斤。

Euroconsult（欧洲咨询公司）预计，全球小卫星发射总数将在未来几年达到顶峰，并在2030年前开始下降。

尽管卫星总体及配套产品的相关技术正在往小型化、微型化的方向发展，Puteaux认为，由于对系统性能的追求，以及传感器、推进器、（电子学）硬件的增加，小卫星平均质量将会稳定增长——即使在数量规模更小的星座中也是如此。

一些最初专门从事小卫星研制的公司，包括LeoStella、Terran Orbital和NanoAvionics，也逐渐转向大型航天器的研制，以满足这一需求趋势。LeoStella公司于8月6日公开了迄今为止最大的卫星LS300，包括有效载荷在内，其重量达到了500公斤。

该公司首席执行官Tim Kienberger表示，发射成本下降是推动Leostella和其他专注于LEO小卫星研制的企业转向研制更大卫星的主要驱动力。

他说：“过去很少有搭载发射的机会，500公斤质量的卫星想完成发射部署只能单独采购一枚火箭发射，花费从1亿美元到2亿美元不等。”

而当前如此低的发射成本和众多的发射机会，使发射更大、功能更多的近地轨道卫星变得具有经济效益，也为整个航天产业开辟了新的商业模式。

“现在我们能够在500公斤重的卫星里装更多的东西，”他说，“而按照传统的做法，甚至仅仅在5年以前，这个成本是现在的3倍到4倍，而且整个卫星性能也远远无法达到现在的水平。”

十多年前，Terran Orbital发射了首颗1U立方星，重量约1公斤，此后便开始逐渐扩展研制范围到更大的航天器。

Terran Orbital首席执行官Marc Bell说，该公司正在制造的最大卫星重量为800公斤，但他认为近地轨道市场将稳定在500公斤左右的最优点上，“现在看来，500公斤重量的卫星是最划算的。”

Leostella也认可目前的情况是这样。Kienberger说，发射服务供应商有一天可能会大幅降低发射成本，并且可以发射更重的载荷，从而改变整个产业的经济状况。

“五年前，我会说300公斤的小卫星是最优解，” Kienberger说。Euroconsult（欧洲咨询公司）却不认为在短期内能找到一个重量的最佳点，Puteaux补充说：“我不认为500公斤的卫星就能满足所有的需求。”

当近地轨道卫星变得越来越大时，随着专门从事mini-GEO卫星研制的制造商出现，高轨航天器则开始变得越来越小。

Swissto12最近向Intelsat (国际通信卫星组织)出售了三颗洗碗机大小的卫星，后者是一家传统的高轨卫星运营商，而这三颗小卫星所能提供的服务能力却堪比一辆校车大小的传统巨型高轨卫星。

Swissto12的de Rijk说，很难将LEO宽带通信卫星的发展趋势与GEO宽带通信卫星进行类比，因为两者根本不相关。

他表示，GEO卫星采用更小、更轻的卫星平台，（虽然）单星的能力较过去弱了很多，但这也大幅降低了成本——de Rijk称Swissto12的成本是原来的1/3到1/10——同时大幅缩短了面向市场提供服务的时间。

他补充说，这使得GEO卫星运营商和电信服务商能够快速启动新的区域服务，并增加现有市场的容量，提高服务范围，而这些使用传统动辄数吨重的高轨卫星在经济上根本就是行不通的。

同时，小型GEO卫星为较小的国家和区域提供了更具经济效益的选择，使其能够拥有自己的专用卫星，提供安全有保障和自主可控的连接服务。尽管de Rijk看到了地球静止轨道和非地球静止轨道宽带通信卫星的未来，但他指出，Starlink和其他近地轨道宽带卫星通信服务提供商目前还没有证明自己的盈利能力。

整个低轨卫星通信产业的改善需要时间，以上提到的所有这些变化部分是否能在下一轮低轨通信卫星网络迭代的过程中实现还有待进一步观察。