Swarm公司將發射150顆微型衛星，提供全球物聯網服務

Swarm公司最近向美國聯邦通信委員會提交申請，其中包含一張由150顆衛星組成的星座計劃的插圖。

根據獲得的文件來看，在因未經批准便發射四顆小型方塊衛星CubeSat並被聯邦通信委員會罰款90萬美元的一天之後，矽谷初創企業Swarm Technologies公司終於開始以合法方式尋求發射小型衛星的許可。

Swarm公司希望建立一套由微型衛星組成的軌道網路，其將以遠低於現有系統的價格為全球物聯網提供通信服務。

在這份最新申請當中，該公司寫道「Swarm公司將提供雙向通信服務，允許最終用戶在世界上的任何位置發送及接收數據。Swarm星座將迅速部署完成，甚至在星座項目全面部署到位之前即可開始提供商業服務。」

Swarm公司在申請中表示，其發射的創新型衛星最好小邊緣長度不足3厘米，重量與濃湯罐頭相同，且最早今年3月1日即可啟動。其希望在今年年底發射150顆近地軌道衛星以建立起完整的星座體系。

由於這些衛星體積小、重量輕，因此衛星設備的製造與發射有望比傳統衛星更快、成本更低。例如，每個四分之一U(即11 x 11 x 2.8厘米)的Swarm CubeSat微型衛星的重量還不足SpaceX的Starlink星聯網計劃提出的寬頻互聯網衛星的千分之一。

不過Swarm公司的微型衛星以往曾被聯邦通信委員會列入危險黑名單。通信委員會方面於2017年拒絕批准Swarm方面發射代號為SpaceBEE的四顆實驗性四分之一U Swarm衛星，理由是擔心此類微波物體難以從地面被探測到。

當時的通信委員會實驗許可主管在報道當中寫道，「由於無法像對1U體積的物體那樣進行追蹤，對此類航天器進行可靠性以及防撞運行有效性評估工作將很難甚至根本無法實現。」

雖然未能得到批准，Swarm公司仍然在2018年1月決定發射衛星。這次世界上首例非法衛星發射行為，聯邦通信委員會方面對此感到非常憤怒，並直接取消了Swarm公司的未來發射許可。此外，通信委員會還組織了一項調查，發現Swarm公司在其位於矽谷的某車庫當中對技術方案進行了未授權測試，甚至使用氣象氣球將數據傳輸到行駛中的汽車處。

2018年5月的系統工具套件軌道模型，利用SpaceBEE衛星的雙工元素建立而成。

2018年12月20日，聯邦通信委員會頒布了一項法令，對這家年輕的企業徵收90萬美元罰款，並要求其制定合規性計劃以保證不再出現其它違法行為。

就在第二天，Swarm公司向美國聯邦通信委員會遞交了批准發射並運行150顆微型衛星星座網路的申請——這些衛星與此前非法發射的設備幾乎完全相同。

就目前來看，新的星座計劃可能比通信委員會明令禁止的實驗性CubeSat更為危險。畢竟首批發射僅涉及四台設備，而這項計劃未來將在15年的生命周期之內陸續將超過500顆衛星送入近地軌道。這主要是因為Swarm公司選擇的450到550公里近地軌道層仍存在大氣，這意味著CubeSat衛星將在最短兩年半之內即燃燒殆盡。

在墜落的過程中，這些衛星還將通過國際空間站軌道所運行的400公里區間。另外，在最低450公裏海拔高度上，Swarm的全部衛星在15年之前至少需要全部更換四輪。

不過Swarm公司在新的申請當中竭盡全力說服聯邦通信委員會，其強調自己的微型衛星要比通信委員會想像中的小得多。這些設備極小而且極輕，幾乎能夠在大氣層中完全燃燒，因此不會給地球上的人群帶來任何風險(這一點與SpaceX的衛星有所不同)。

關閉(左)與開啟(右)雷達後向反射器條件下的SPACEBEE衛星截面雷達測量結果。

其次，這些衛星將攜帶由聖迭戈聯邦空間與海戰系統中心開發的雷達反射器，旨在提高它們對於地面觀測者的可見度。安裝在非法發射的SpaceBEE上的類似反射器已經證明，其雷達可見性至少與近地軌道上的其它1U/2U大小衛星相仿。

太空追蹤廠商LeoLabs公司進行的一項研究(由Swarm方面贊助)發現，SpaceBEE每天的平均檢測次數高於一次——這樣的效果甚至優於不少大型衛星。Swarm方面還與LeoLabs簽訂了合同，由後者負責追蹤新的星座衛星並提供輔助道數據來源，用於補充美國政府的太空監控網路。此外，GPS晶元還將定期把衛星位置發送至Swarm總部。

Swarm衛星的飛行配置，其中「v」代表速度矢量，左側所示為低阻力條件下的飛行配置，其在高阻力飛行配置下將能夠以更快速度脫離軌道。

儘管體積微小且不具備推進能力，但這些衛星同樣擁有一定程度的機動性。板載磁力驅動器將能夠把衛星從低阻力狀態轉變為高阻力狀態，從而加快其下降速度。Swarm方面表示，當靠近國際空間站時，該公司將指示這些衛星轉換至高阻力配置，從而最大限度縮短它們在該海拔高度上停留的時長。

Swarm公司的申請文件並沒有說明其通信服務是如何起效的，只是提到其中不需要任何衛星間鏈路。這意味著每顆衛星只有在飛過地面站位置時才能短暫地接入互聯網。這意味著用戶或設備向衛星發送數據之後，至少需要幾分鐘的延遲才能收到回複信息。

這樣的狀況明顯無法支持流數據或語音服務，但卻為農業、資產追蹤以及遠程診斷等對時間不太敏感的物聯網應用打開了大門。Swarm公司在申請中指出，「基於Swarm的衛星服務還將支持文本消息平台，可幫助沒有蜂窩或Wi-Fi網路服務的個人進行互聯網接入。」該公司同時提到，其將為非營利組織及人道主義機構提供低成本網路連接，並支持在邊境巡邏以及國土安全領域加以應用。

該公司還告訴聯邦通信委員會，其正在與「一家頂尖汽車製造商及其它多家運輸企業合作，旨在推出聯網汽車、卡車運輸以及車隊監控的連接解決方案。」另外，還有兩家總部位於美國的財富百強企業與Swarm建立起合作夥伴關係。

文件顯示，該公司的資金來源包括身陷困境的矽谷風險投資公司Social Capital，外加互聯網服務供應商EarthLink及Boingo Wireless公司創始人Sky Dayton。

儘管Swarm的衛星最終必然會在全球大部分地區上空運行，但目前聯邦通信委員會收到的申請僅涉及美國本土。另外，由於Swarm衛星用於接收地面站點的無線電頻率(下行鏈路為137-138 MHz，上行鏈路為148-149.5 MHz)已經被歐洲多家競爭性衛星物聯網初創企業所使用，因此相關服務在美國之外的運作有可能出現問題。

除了商業問題之外，Swarm公司在未來幾個月內還面臨著一項真正的考驗——如何讓聯邦通信委員會認定以往的重大錯誤，不應成為橫亘在這家微型衛星初創企業拓展業務面前的阻礙。

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