創投觀察 | 新地面站網運營商及發展趨勢
本文是創投觀察系列的第134篇
分享人：千域空天創始人藍天翼
千域空天10月份的兩篇文章從中繼衛星寫到地面站網的應對，主要說了KSAT和SSC。今天來看一看其他的地面站網運營商和發展趨勢。
在今天的文章裡，我們會著重說來自美國的RBC Signals，ATLAS Space Operations, SpaceFlight Industries, BridgeSat，日本的InfoStellar和歐洲的Leaf Space這六家新地面站網運營商；發展趨勢上，我們會分析共享合作與全球擴張、低成本、相控陣天線和鐳射通訊這四個方面。
RBC Signals
RBC Signals是2015年成立的創業公司，其理念是將全球閒置的地面站資源進行整合，為全球的LEO衛星使用者提供地面站網的服務。
儘管RBC Signals至今只有250萬美元的融資（ 36氪注：該公司已新獲得百度風投融資 ），但通過其3年來的努力，已經擁有了全球超過25個合作伙伴，在41個站址的超過63副天線資源。相比較於其他站網公司，RBC Signals在亞洲和俄羅斯的地面站資源明顯豐富的多。
而在RBC Signals公司的發展過程中，我們可以注意到的一點是，儘管從一開始，公司的起點是通過收集閒置或有閒置時間的地面站進行資源整合提供服務，但其還是在2017年6月在阿拉斯加部署了第一個自有的地面站。
這在很多領域，特別是現在的出行領域也非常常見。共享資源能夠在初期解決服務範圍和使用者規模的問題，快速起步，但隨著使用者對服務質量的追求不斷提升，擁有自有的服務資源就成了中後期競爭和發展的關鍵要素。
2017年7月，RBC Signals就開始為商業衛星星座Sky and Space Global的三顆試驗衛星提供服務了。
2018年，RBC Signals與ISRO的Antrix簽署協議，將Antrix的32m的地面站納入其站網體系，使得RBC Signals具備了深空探測飛行器的資料接收能力；
同時RBC Signals也宣佈了其新的計劃，將開發光通訊技術以滿足未來深空探測和LEO上日益增多的採用鐳射通訊技術的衛星，並在今年10月的IAC上與厄瓜多航天局簽署MOU，將共同開發鐳射通訊系統支撐哥倫比亞-厄瓜多月球計劃。
ATLAS Space Operations
ATLAS Space Operations是一家成立於2015年的創業公司，它致力於提供的也是為衛星使用者提供衛星通訊的服務。
ATLAS的解決方案有兩個，一是以軟體為中心，基於雲的“Freedom 軟體平臺”，這種軟體能夠使使用者降低昂貴的軟體開發費用，簡化操作；
另一個則是不斷擴充的地面天線網路，該網路圍繞“Freedom軟體平臺”構建，為衛星運營商和發射服務公司提供簡單、經濟和可擴充套件的選擇。目前ATLAS已經擁有了全球超過20個位置的天線資源，與RBC Signals差不多。
ATLAS在2018年與BlackSky公司簽署了一份協議，將由ATLAS公司為BlackSky星座提供多達60顆衛星的遙控遙測和資料接收任務。
而我們之所以要說BlackSky，是因為BlackSky的投資人，也就是SpaceFlight Industries（SFI），曾經也有過要做衛星地面站網的打算。但最後SFI還是選擇了將自己的地面站加入更大的站網公司，轉而讓BlackSky購買站網公司的服務。
SpaceFlight Insudtries
SFI公司的主營業務並非地面站網，而是發射服務，但隨著其業務的不斷增長，在2015年，SFI公司宣佈了自己的站網計劃，並希望通過自建+共享的模式，用2年的時間達到如下圖所示的全球站網規模。
但遺憾的是到了2018年的AWS的Public Sector Summit會議上，Black Sky公司做了一個名為《Black Sky: Advancing the Geospatial Revolution with Cloud-First Approach》的報告，其中展示了現在SFI的地面站分佈圖：
現在SFI僅僅擁有不超過3個地面站，其還計劃在2019年建成10個地面站的網路。而在這次報告做完後的3個月，BlackSky就宣佈與ATLAS公司達成合作了。
回顧2016年SFI的一次專訪，SFI表示，在當時他們打的是SPIRE公司的主意，他們希望能夠充分利用SPIRE公司的地面站過剩容量，將其整合到自己的網路中，在SFI單獨開闢一個部門進行地面站網的業務。
但以目前的情況看，SFI的這一條道路並沒有成功，且隨著RBC Signals和Atlas 都提出開始提供LEOP服務，SFI的地面站網之路恐怕已經不打算再走下去了。
BridgeSat
BridgeSat公司成立於2015年，與前文所述的RBC Signals和Atlas相同，但與它們相比，最大的區別就是，BridgeSat Inc.公司提供的地面站網不是採用射頻的，而是全部採用光通訊技術的。
對BridgeSat來說，鐳射通訊的地面站由於本身數量就很少，所以其無法採用類似“共享”的商業模式，只能自建，所以其地面站數量遠比採用射頻的地面站網公司要少得多。目前BridgeSat規劃的地面站網路一共只有9個站址。
由於鐳射通訊的載荷並非像射頻終端那樣多，因此BridgeSat一直宣稱的是為使用者提供Turnkey的解決方案，也就是說BridgeSat也為使用者提供鐳射通訊終端。但目前來看，其鐳射通訊終端是採用合作的方式來完成。
2016年，BridgeSat與SSTL簽署協議，其中SSTL提供鐳射通訊終端，能達到10Gbps以上通訊速率；
2017年，BridgeSat與Tesat簽署協議，將由Tesat提供LCT終端；
2018年，BridgeSat與Siteal簽署協議，將由Siteal提供衛星的鐳射通訊終端。
在自己的地面網路和合作的衛星鐳射通訊終端的配合下，BridgeSat已經與芬蘭SAR衛星運營商ICEYE簽署協議，將由BridgeSat為ICEYE提供星載終端和地面站網路以解決ICEYE現在數傳裝置過大，功率過高的問題。
BridgeSat是在地面站網公司裡少有的獲得航天巨頭基金加持的公司，Boeing的HorizonX基金在2018年9月宣佈參與BridgeSat的B輪融資，投資金額達到1000萬美元。
相比較而言，鐳射通訊技術更代表未來衛星通訊技術的趨勢，儘管RBC Signals，Atlas等公司能夠迅速達到規模效應並開始有收入，但像BridgeSat這樣的公司代表的未來趨勢才是Boeing等公司在Space 2.0時代更為看中的。
InfoStellar Inc.
日本的Infostellar公司的願景，是通過簡歷世界上最大的空間通訊基礎設施，將地球上的網際網路擴充套件到外太空。其目標是希望人們在外太空和其他星球上生活和工作的時候，能夠通過它們的空間基礎設施與地球進行通訊，就像現在在地球上不同國家進行視訊聊天一樣容易。
這個願景實現的前提，就是要有一個遍佈地球的地面站網，而Infostellar就通過類Airbnb的方式，在全球運營起了這樣的一個天線共享網路，StellarStation。
地面站或天線的所有者可以在StellarStation的平臺上銷售他們的閒置時間，衛星運營商可以通過支付較低的費用來接入這些天線的使用。Infostellar預計，由於現在的地面基礎設施遠遠跟不上一年400~600顆衛星的發射速度，這將會成為Infostellar的主要收入來源，Infostellar的CEO表示，2022年這一市場可能價值3~5億美元。
以日本為中心，StellarStation計劃發展了在2017年底完成亞洲的多個區域，包括中國臺灣，除此之外，還要在非洲、大洋洲、南美洲都完成站網覆蓋。
但直到今天，我們看到StellarStation僅僅能夠提供4個站址的服務，這跟之前的預計差別巨大，但StellarStation的四個站址，覆蓋了亞洲、歐洲、美洲和非洲。
Leaf Space
Leaf Space是一家成立於2014年的歐洲公司，總部在義大利，目前公司已經完成了3輪融資，總金額為240萬美元。
Leaf Space在成立之初並非一個專注於做衛星地面站網路的公司，而是瞄向了發射市場，但由於其很難在義大利找到投資火箭公司的資金，從而公司轉向了地面站服務。
根據2015年Leaf Space的規劃，希望在2016年上半年建設4個地面站，在2016年底有8個地面站，在2017年開始執行20個地面站。到這時，使用者通過Leaf Space的網路能夠每天對衛星有6個小時的可見時間。
對於Leaf Space地面站網路所支援的頻段，Leaf Space將支援VHF、UHF、S和X頻段，但在VHF頻段和X頻段，Leaf Space的網路將只支援下行鏈路。
在被問及業餘無線電頻段業務時，Leaf Space表示“因為Leaf Space是私人公司，因此我們不能使用業餘無線電頻段。現在有許多商業的Cubesat和微納衛星都是應用的業務無線電頻率，它們在這個頻段的應用造成了一種混亂，而我們將只使用能夠商業應用的或試驗應用的頻段。”
與前面的幾家公司類似，Leaf Space也有專用天線和共享天線兩種模式，專用天線的使用者只需要繳納固定費用就可以享受不限量的單副天線服務，而共享天線的使用者則可以靈活的按照使用時長來收費。
同樣的，Leaf Space也為使用者直接提供地面站的建設、升級和諮詢等服務。
2018年7月，澳大利亞衛星物聯網公司Fleet的首個任務控制中心在Leaf Space的幫助下建設完成，整個任務控制中心的建設時間為6個月。
2018年9月，Leaf Space與瑞士的衛星物聯網公司Astrocast簽署地面站協議，將為Astrocast提供最多12副天線來支援其衛星物聯網網路，協議中的天線將由Leaf Space負責建造和運營，Leaf Space會根據Astrocast的專案進展開始建設和擴建其地面站網系統。
而在2018年2月，Leaf Space的 CTO Pandolfi先生來華洽談技術與商務合作和同時參加了衛星應用大會。為推進全球佈局戰略， Leaf Space與中國的商業衛星測控通訊服務提供商航天馭星達成戰略合作共識，實現資源共享、優勢互補與協同創新，將“馭網”的測運控範圍延伸到歐洲全境，以滿足商業航天測運控的迫切需要。
在這一次的“新航天”浪潮中，國際上的地面站網的運營公司也都集中在2014年~2015年集中出現。綜合之前的傳統站網運營公司KSAT和SSC，我們總結了如下四個發展趨勢： 共享合作與全球擴張、低成本、相控陣天線和鐳射通訊。
全球擴張與共享合作
目前國際上的站網公司，但凡能提供一定業務的公司，都提出了全球建站的目標和計劃，且覆蓋幾乎所有大洲。
對於LEO衛星來說，由於其運動軌跡的特點，決定了只在一個國傢俱有地面站，即使建設的地面站再多，其接收能力始終有限，要想具備更長時間的接收能力，就必須全球有站。而在這其中，對於SSO衛星來說，由於其過南北極的次數多，使得許多地面站的部署計劃都將南北極作為“戰略要地”來進行的。
KSAT和SSC起步於北歐，逐步將站點擴充套件至南極後，開始在中緯度區域部署新的地面站網就是很好的例子。基於南北極的“戰略要地”，兩家公司在一開始就能夠讓自己的地面站資源充分利用起來，達到比中低緯度地區地面站更高的使用效率，從而實現更多的收入以進行後續擴張。而KSAT和SSC的起點，都是“自營”。
南北極現在的一個新優勢又體現出來了，由於降雨少，這對後續發展Ka及更高頻段的地面站網路非常有幫助。
除了KSAT和SSC的“自營”起步，歐美新的地面站網運營公司全部採用的都是“共享模式”起步，並逐漸開始“自營”。共享模式的優勢和劣勢同樣明顯，優勢是可以快速擴張，價格低廉，劣勢則是多個國家的資源整合，協調障礙大，服務保障差。
但共享模式從一個側面反映了一個現實，具有閒置時長的地面站實在太多了。
地面站作為衛星入軌後與地面通訊的必要手段，在之前很長時間內，一顆星配一個站甚至一顆星配多個站都是很正常的，對於一顆動輒數億美元的衛星，數百萬美元一個的地面站並非一項很大的開支。因此作為地面基礎設施的一部分，很多昂貴的衛星系統都擁有自己獨立的地面站網系統。
但“共享經濟”下，真的是有閒置的站就能拿得到共享資源的嗎？
RBC Signals和ATLAS作為美國“共享站網”概念公司的代表，三年時間拿到了全球20多個地點的共享資源，這與它們的預期一致；InfoStellar，一家日本公司，Leaf Space，一家義大利公司，儘管也有三年全球20個以上站點資源的預期，但最終到現在都是各有4個。美國作為世界上全球化做得最好的航天產業強國，其在“共享經濟”下的地面站網也是擴張的最好的。
其實並非創業公司談“共享”，即使是之前談過的SSC，其現在運營的站網系統，也有12個站點是“共享”得來的。
其共享的站點清單如下：
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南極的O'Higgins，Bharati站；
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義大利的Fucino站；
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德國的Weilheim站；
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西班牙的Mardrid站；
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南非的Hartebesthook站；
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印度的Bengaluru，Lucknow，Port Blair站；
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日本的Hokkaido，Okinawa站。
而不僅僅是SSC這般老牌站網運營商共享，世界航天的老大哥NASA的站網，也是“湊”出來的。我們看到NASA官方的SCaN系統裡的15個站點，只有4個站點是NASA自己的，還有1個是NOAA的，1個是SANSA的，3個是KSAT的，6個是SSC的。可見其實“共享”、“合作”的理念並非創業公司獨有，NASA也是如此。
ESA也不例外，其用於自身任務的站點，只有7個是屬於ESA的，還有11個是合作站。
由於NASA和ESA本身也是很多專案的使用者，因此其對地面站網的需求和部署都是站在成本和效能的角度綜合考慮的。而由於這兩個組織本身很多專案就是與商業公司或國家航天局合作的，因此其共享合作的站點多，也不足為奇了。
現在的站網公司無論如何都會瞄著全球布站去考慮的，而“自營”出身的歐洲SSC和KSAT雄踞南北，在中緯度地區通過共享合作的形式拓展其站網覆蓋以覆蓋全球；“共享”出身的多家公司以美國為代表，通過合作共享迅速達到全球覆蓋的目的，在開始有一定訂單後，逐步開始建設“自營”站以提升服務能力；而NASA和ESA則根據實際使用需求，與商業公司和國家航天局之間達成合作，具備全球覆蓋的能力。
低成本
微納衛星，特別是Cubesat的興起，帶來了一個新的供應鏈體系，也培育了一個新的下游服務體系。對於大衛星動輒13m以上的天線口徑，數千萬的建設費用，高冗餘的硬體配置和昂貴的使用費用，這根本不是微納衛星們用得起的。
對於Cubesat衛星，在許多商業公司，3U和6U的衛星都已經能夠達到100萬美元以下的報價，而100kg級別的微小衛星，成本也不過幾百萬美元。例如York Space Systems公司的S-Class平臺，自重65kg，能夠攜帶85kg載荷，為載荷提供100W功率，其基礎平臺報價僅為170萬美元。對於這樣的一顆衛星，如果對其收取一年50萬美元甚至更高的測控費用，再加上300美元/軌的數傳站使用費用，從使用者角度來說，價效比就會大打折扣。
與先前發展地面站越大越好的思路截然相反，無論是傳統地面站網運營商，還是新興地面站網公司，都選擇了3.7m或者4.2m的地面站天線尺寸作為後續發展的主要方向，而地面站的射頻或基帶系統，都採用成熟的產品構架或SDR設計，究其原因，就是建設成本低。而“共享”的思路則更是如此，通過使用閒置地面站的資源，就省去了運營商或使用者的建站費用，能夠大幅度的降低成本。
在Berlin召開的第10屆遙感小衛星會議上，KSAT更是通過一個報告，向小微型使用者詳述了對於小衛星任務來說，到底是買服務還是建設地面站。
地面站建設或使用的成本降低，帶來的正是使用價格的降低。以InfoStellar為例，目前其能夠提供的UHF頻段的TT&C服務價格來看，其地面站使用按照分鐘計費，每分鐘2.7美元，如果按照月度訂閱服務，每天享受40分鐘的服務，月費用3000美元，但在此之外，還需要額外繳納一筆160美元/月的地面站許可費，按照一顆Cubesat衛星每天4圈測控算，每年的測控費用約為40000美元，合不到30萬人民幣。
相控陣天線
似乎與前一個低成本相矛盾，眾所周知的是相控陣天線目前沒有普及應用到各個領域的硬傷就是“貴”，但新的應用業務場景的出現，已經使得這個“貴”也有價值了，因為同時過頂的衛星數量變的越來越多了，如果在一個站址想要同時跟蹤多顆衛星的狀態，就變成了建設多個站 vs 相控陣天線的新比較了。
我們已經沒法追溯誰是第一個提出在地面站使用相控陣天線的人了，但可以知道的是，肯定很早，因為相控陣天線在這方面的優勢，是顯而易見的。我們搜尋了一下，在1981年，就有關於應用相控陣天線在地面站的專利出現。
而美國的SBIR專案也在2011年開放了一項用於Nanosatellite地面站通訊的相控陣天線的課題，其中要求的是同時能夠跟蹤2顆以上衛星，支援UHF、S和C頻段的通訊，資料速率2Kbps~6Mbps，天線增益在所有支援頻段不低於10dB，目標為30dB。
在2018年2月矽谷的Smallsat Innovation的會議上關於地面站的Panel中，KSAT的CEO表示KSAT關注相控陣技術的應用，但仍然太貴；RBC Signals的CEO表示他非常“垂涎”於低成本的電掃描、多波束的相控陣技術，儘管現在的價格仍然沒有達到預期；而ATLAS公司的CEO則直接說2018年3月，他們將在芬蘭部署一個多波束電控天線，可以同時與多顆衛星通訊，但同時他也表示，除非使用者強烈希望有多顆衛星的同時跟蹤能力，目前的成本仍然太高。
鐳射通訊
我們在第一篇關於中繼衛星的文章中已經提過，美國歐洲的中繼衛星計劃都已經決定採用星間鐳射中繼的方式進行中繼通訊了，但星地通訊在很長一段時間內，由於各種原因並未大規模的使用，不過各種星地鏈路的試驗衛星在最近確實越來越多了。
2011年，中國海洋2號衛星成功進行了星地鐳射鏈路捕獲跟蹤實驗，單路資料率達504Mbps；
2013年，NASA的LADEE任務通過LLCD載荷建立了月球-地面的鐳射鏈路，資料速率達622Mbps，後續該項技術將應用在NASA的更多深空探測專案中；
2014年，NASA的OPALS任務成功試驗了從ISS到地面的鐳射通訊，速率達400Mbps；
2014年，日本NICT的SOCRATES衛星攜帶SOTA載荷在軌首次嘗試了小衛星上的對地鐳射通訊，速率10Mbps；
2015年，DLR的BIROS衛星攜帶OSIRIS二代光學通訊載荷入軌成功進行了星地鐳射通訊實驗，速率高達1Gbps；
2018年8月，Aerospace公司的AeroCube-7B/C成功試驗了Cubesat的星地鐳射通訊試驗，速率達到了50Mbps，這是Cubesat的首次星地鐳射通訊實驗。
2018年10月29日，LaserFleet首顆技術驗證衛星成功發射。這是中國商業航天公司首次在近地軌道（LEO）立方星上嘗試與地面建立鐳射通訊鏈路；
……
對於地面站網運營商來說，已經出現了像BridgeSat這樣專注於從事鐳射通訊地面站網運營的公司了，也出現了像LaserLight這樣致力於要用鐳射通訊建立全球骨幹網的通訊系統。
而對於其他地面站網運營商來說，誰都沒有放過這個新方向。
2017年4月，瑞典SSC公司與BridgeSat公司簽署合作協議，將由BridgeSat為SSC公司的某些射頻地面站點安裝衛星光通訊裝置。SSC指出，現在有越來越多的衛星運營商在下載資料時開始考慮光通訊，BridgeSat與SSC的互補性使得這一合作能夠持續開展。
2018年8月，ATLAS與Xenesis、Laser Light公司宣佈，將成立Empower Space Alliance，該聯盟將為全球的航天器使用者提供TurnKey的光學資料分發解決方案。這是地面站網運營商ATLAS第二次觸及光通訊領域，上一次是在2017年6月，ATLAS與Astrobotic公司宣佈，將由ATLAS提供Astrobotic公司在月球任務中的鐳射通訊載荷對地通訊的地面站網接收。
2018年10月，挪威KSAT公司與TESAT公司簽署MOU，KSAT未來將實現光通訊的下行鏈路服務以應對越來越多的航天器的對地鐳射通訊需求。
