01 | 卫星：为什么人类才是三维物种？

你好，我是彭天放，欢迎跟我一起透视卫星技术前沿。

作为导论的开始，我想先问你一个问题，究竟什么是卫星？

我来给你三个选项，你看看下面哪些算是卫星？

A：哈勃太空望远镜；

B：空间太阳能电站，也叫人造太阳；

C：悟空号暗物质探测器。

上面三个到底哪个是卫星呢？

答案是：ABC都是，它们都是一些可能你不太熟悉的卫星类型。

今天当我们谈论卫星的时候，其实是指所有围绕行星运转的，不载人的航天器的统称。

所以像是神舟五号载人飞船、空间站这些载人航天器就不算是卫星了。

今天的卫星已经成了航天技术里面种类最多、应用范围最广、变化速度最快的领域。

而且，卫星正在作为重头戏，带着我们走进新一轮航天技术大发展的周期。

1.大航天时代正在到来

为什么这么说呢？我先来给你三个数字：

第一个数字是10000个。

截止到2018年底，全世界正在工作的卫星数量达到了2283个，而人类一共发射过的航天器总数是9543个。

也就是说在2019年底或者2020年初，你将要见到一个历史性的时刻，那就是某颗幸运的卫星将作为人类第10000个航天器进入太空。

第二个数字是500颗。

2016年之前，全世界每年发射的卫星数量，大概也就是在200颗左右。

到了2017年，这个数字突然就增加到了，创历史纪录的473颗。

而到了2018年，这个数字是425颗。

2019年如果不出意外的话也会在400颗以上。

而在未来几年里，随着像星链计划这种上千颗卫星组网项目的开工，全世界每年发射的卫星数量很可能会突破500颗。

其中特别值得注意的是咱们国家的数据，2018年我国一共进行了39次航天发射，95颗卫星进入了太空，创下了我国的历史新高。

而且也是这一年全世界太空发射最多的国家，比第二名的美国还要多5次。

第三个数字是3000亿。

全球的太空产业在2017年的总收入已经达到了3480亿美元，其中卫星产业的总收入占到了4/5。

这是什么概念？

2016年，包括谷歌、腾讯等等全球所有互联网企业的总收入也就是3800亿美元。

这就是说今天的卫星产业，已经在你不经意的时间里达到了一个全球互联网级别的产业规模。

你可能也注意到了，最近几年不仅出现了像马斯克的Space X、以及杰夫·贝佐斯的蓝色起源这样的明星航天公司，微软、谷歌这些科技企业也都开始加速布局卫星产业链。

随着我们今天研发卫星的门槛不断降低，整个产业其实正在从国家项目的推动慢慢转向市场推动，可以预见的是一个规模空前的商业卫星市场正在逐步成型。

10000个、500颗、3000亿。

在诞生了62年之后，卫星为什么还能对各个国家和企业有这么大的吸引力，甚至还在加速发展呢？

这其实是因为，卫星这门技术的定位非常特别，你只有从卫星的技术定位出发，才能理解上面这三个数字。

我想把卫星技术的定位拆成三个层面来理解，分别是它的综合性、平台性和支柱性。

2.卫星是一门综合性的技术

第一点，卫星是一门综合性的技术。

这种综合性，让卫星成了各个国家展示最新科技实力的舞台。关于这一点，美国人大概体会最深。

1957年10月4号，苏联成功发射了人类历史上第一颗卫星，不过说是卫星，其实也就是一个80公斤，里面放了发报机、温度计和化学电池的铁球。

但就因为这么个铁球，美国社会产生了巨大的震动。用NASA前首席历史学家的话来说，从第二天开始，唯一可以恰当描述民众精神状态的词汇就是歇斯底里。

这时候有人说美国的国家制度出了问题，有的人就说这颗卫星会是一颗会掉到美国本土的炸弹，有的人说美国科技已经落后了全世界一个时代。

《纽约先驱论坛报》甚至直接说，我们的国家在20世纪的史实性竞赛中遭到了惨痛的失败。而当时美国市场的股票价格也因此出现了暴跌，在历史上可能还没有哪种技术的出现会有这么大的戏剧性。

第二年美国马上调集了大量的人力和物力，成立了国家宇航局和国防部高等计划研究局。铆足了劲儿就是为了研究航天技术，还有各种黑科技，直到今天这两个地方还是全世界顶尖技术的重要发源地。

为什么一颗功能简单的铁球上天，会让如日中天的美国有这么大的反应呢？我来给你解释一下当时卫星技术的处境。

我想用吴军老师在《科技史纲》当中的观点来看，其实所有的技术都可以归结为人类使用能量和信息的能力。而你会发现，当时的卫星技术就刚好处在我们人类使用能量和信息这两条线的交汇点上。

先来说能量。

想要发卫星了，这些条件是少不了的：你的运载火箭必须能够让好几吨重的物体超过第一宇宙速度；电源系统能够独立地支持卫星上设备的工作；推进技术还要能够精确地调节卫星的姿态。

说完能量，再来说信息。

你的测量和控制能力得准确地让卫星进入太空轨道；通信能力还得跨越复杂而远距离的太空环境；电子器件也要把大量的功能做到高度集成。这还不算，而且你系统工程的水平还要确保产品的成功率。

所以你看，在美国人看来，这可不是铁球上天，而是苏联在它的综合技术实力上，已经全部领先于美国了，它能不着急吗？

3.卫星是一门平台性技术

说完了卫星的综合性，我们再来看它的看第二个定位，也就是它的平台性。

卫星技术呢，在这么多年来，一直是我们人类新技术的产生和试验平台。

比如说，你的手机镜头和单反相机里面用来记录图片的核心光学器件，图像传感器，就是来自当年为了建设哈勃太空望远镜，而在20世纪末由加州理工大学研发的技术。

再比如说，航天工程通常是需要调动大量的技术人员，而且有复杂的分工和非标准化的工作，这怎么协调和管理呢？于是就逐渐产生了一门新的学科叫系统工程，专门就是负责研究复杂工程的管理和优化。我们现在很多科技产品的管理还都借鉴了卫星工程留下的产品经验。

这就是卫星对于新技术的一种平台性作用。

4.卫星是一门支柱性技术

说完了综合性和平台性，我们还都只停留在了科技层面。

卫星技术最重要的，是它对于我们当代世界的运行，有一种支柱型作用。

这是不是有点夸张呢？还真没有。

从科技史的角度来看，我们当今世界，正处在第三次技术革命的后期。这个时代，是由信息技术、生物技术、核能技术和航天技术四个支柱所支撑的。

卫星产业目前占到了航天产业的80%，我们发射的绝大部分航天器也都是卫星，可以说航天技术的这根支柱，主要得靠卫星来发挥作用。

而它呢，就影响了我们今天的生活、经济、政治和文化等方方面面。

像是平常，要用到定位功能的打车、外卖、导航App，我们就不说了。

我举一个卫星影响国际政治的例子。

比如说你可能知道1962年的古巴导弹危机，这大概是人类历史上最接近第三次世界大战的时刻了，在这次危机中，卫星就起到了重要的化解作用。

当时苏联根本不承认自己把导弹运到了古巴，就跟美国僵住了。而美国就把卫星照片，拍到了苏联人的桌子上。

从这一时刻开始，苏联就逐渐丧失了谈判桌上的主动权，最后在一系列因素的作用下就撤军了。

直到今天卫星图像，还是国际纠纷中最重要的数据来源之一。

除了国际政治，其实你还能在人类的文化中找到卫星技术的影子。

比如说你可能想不到，就连今天鼓励大家频繁剁手的消费主义文化也跟卫星技术有关。

这该怎么理解呢？

首先就是在通信和导航卫星的帮助之下，人类的全球贸易有了更好的基础设施。

其次就是自从有了卫星拍摄的高清记录太空照片之后，全人类第一次直观地感受到自己原来是这么的渺小。

所以，有些人自然就会联想到什么王侯将相、是非成败，只不过都是宇宙中的一粒尘埃罢了。

那既然生命这么短暂和渺小，而且是非成败转头就空，很多及时行乐的社会思潮，还有消费主义文化的诞生，就似乎找到了一些合理的科学证据。

从这个意义上来讲，卫星不仅促进了人类的全球化进程，而且还参与了我们很多后现代文化的形成。

综合性、平台性、支柱型，是卫星区别于一般技术最重要的特点。

5.让人类从二维物种进化到三维物种

但如果这些听起来还是有点抽象，我们可以从一个更高的角度再来理解卫星技术。

那就是卫星让人类这个物种实现了一次维度提升。

我来问你一个问题，你认为，人类过去是生活在二维空间还是三维空间？

当然是三维，我猜很多人都会这么讲。但是我认为从一个更大的尺度来看，其实过去人类一直是生活在一个二维空间里。

我们来简单地作一个对比，就算是在古代，人类只要借助车和船，其实纵横几千公里也是没什么问题的。

但是在卫星技术出现之前，即使借助飞机，人类的飞行高度也不过只有十几公里，比起我们在地球上二维表面的活动范围来说，我们在高度这个范围上的活动能力其实是很不对称的。

我们再打个比方，如果地球只有篮球这么大，尽管人类的活动范围布满了整个篮球表面，但是在高度这个维度上，我们的活动能力大概只有篮球表面的凸起颗粒这么高。

也就是说，人类大部分的活动其实一直局限在我们地球表面的一个二维球膜里面。

卫星技术就突破了这层球膜的封锁，帮助我们人类完成了一次从二维物种到三维物种的跃迁。

本讲总结

总结一下这一讲，我们讲了三个问题：

第一，今天的卫星技术，正在进入一轮加速发展的周期；

第二，卫星技术有三个定位，分别是它的综合性、平台性和支柱性；

第三，卫星技术帮助我们人类实现了一次维度跃迁。

思考题

在这一讲的最后，我给你留了一道思考题：很多我们现在习以为常的现象，其实都得益于卫星作为一种支柱性技术的推动，你能不能再举出几个身边的这种例子呢？ 欢迎在留言区，留下你的看法。

刚才我们讲到，卫星技术正在进入一轮新的航天技术发展周期，那在这一轮周期里，究竟哪些技术最受公众关注呢？在下一讲里，我会跟你继续讨论。

网友互动

发射的卫星跟工作的卫星之间差了7000多颗，那7000多颗卫星是不是成了太空垃圾？它会造成危害吗？

作者

回复

是的。报废的卫星除了一部分自主坠入大气层焚毁之外，剩下的确实会成为太空垃圾，甚至会引发一些严重的太空事故，在第六讲里面就提到了一个例子。

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请问一颗卫星寿命是多少年呢？那发射出去后，怎么样可以收回来呢？，以现在这个速度看，什么时候，我们的太空空间会很紧张？作者

回复

卫星的寿命从一两年到十几年的都有，这个咱们第7讲里有具体的介绍。

早期的一些卫星，因为是用胶片拍照，所以需要落回地面取胶片，所以那个时候返回式卫星比较多。不过目前的卫星，更重要的是在使用寿命到了之后，主动坠入大气层焚毁即可。只可惜愿意主动做到这一点的目前还不多。

而关于太空轨道资源的问题，目前已经很紧张了，咱们第6讲就会具体讲到。

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刚听完发刊词的结尾我们一起来放卫星，紧接着，这一篇开头我是彭天放。老师，冥冥之中这是一种注定吗????????????

作者

回复

大概是的吧！????

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全世界正在工作的卫星数量达到了2283个，而人类一共发射过的航天器总数是9543个。

请问老师差异的7260个是否属于失去功能或报废的卫星，发射单位是否会负责回收还是就漂流在太空变成太空垃圾？

作者

回复

关于太空垃圾的问题，我觉得是很好的工程思维下的问题，非常感谢您的提问。

这目前也确实是一个航天领域非常重要的问题。关于太空垃圾，如果真的想要处理的话，其实没有想象的那么难。比如一种方法，就是让所有卫星在寿命快到的时候，主动把自己推向大气层焚毁；关于大型太空垃圾的迫近，国际上也会提前给预报，通知相关位置的卫星做规避动作。另外呢，其实太空中，还有一个称作“卫星坟场”的区域，专门用来停放退休的老卫星。

可以说太空垃圾的问题虽然很迫切，但也还没有那么严重。所以我相信发展的问题还要靠发展解决，只有车越来越多，才有治理拥堵问题的必要性。

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请问老师，人类发射的最远的卫星现在可以到什么范围呢？

作者

回复

嗯，这要看是围绕地球还是什么行星来转。我们还是说地球人造卫星吧，最远的目前应该距离地球150万公里，相当于月球到地球距离的4倍，一年只绕地球转一圈，是一种天文望远镜。

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2018年，阿里巴巴发射1站1星，糖果罐号无人太空站和天猫国际号通讯卫星。主要是为了在2018年，天猫双11期间，和用户产生互动，收集告白声音和用户照片，有机会收到从太空送回来的礼物。<br /><br />沃尔玛超市在美国发射的卫星，一个小时内可以收集到几千家门店的每种商品数据进销存盘点一遍，然后内部系统对接供应商，通过数据交换，让销售与订货保持同步匹配。

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我个人的观点，集成电路可以称得上是20世纪以来人类最伟大的发明，也是最重要的支柱性技术。通过把实现某种功能的电路所需的各种元件都集成在一块硅片上，再进行封装所形成的微型电子器件，彻底改变了整个人类社会的发展轨迹。可以说，在过去大半个世纪中，全世界经济发展从本质上都遵循这样一个范式：现有产业+集成电路=新产业。可以说，没有集成电路这一支柱性技术，就没有如今的半导体产业、计算机产业、通信产业；也就没有如今品类繁多的芯片，更没有如今我们每个人都离不开的平板电脑、智能手机等设备了。所以，一项伟大的支柱性技术，不仅能改变一个行业、催生一个全新的产业，更可以影响整个人类社会，改变我们每个人的生活方式。

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天气预报没有说，卫星气象遥感技术的应用。

现在的春晚直播等等各种大型电视直播，是卫星直播技术的运用。

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直播卫星是人造卫星最成熟应用的领域之一，全球前三大直播卫星的公司是SES，Intelsat，Eutelsat。每一家都有覆盖全球直播卫星电视的能力。

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用衛星來觀測物流情況，所以期貨交易會越來越精確，當然也導致隱私問題，比如國防建設工程，一般都會刻意隱瞞，不過在衛星觀察，很大概率會暴露出來，所以怎麼協調，這也是一個問題。

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已发射卫星数量是如何统计的？有没有国家偷偷发卫星不公开的？

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老师您好。据我所知，发电厂在建造和使用过程中，对于卫星导航系统，有巨大的依赖，说得具体些，在面前电力系统中，电网故障分析、微机保护和搭建、通信装置的时间信息校准方面，需要依托卫星导航系统。（说段往事，曾经国家想要建设大型发电厂，但是美国不给GPS服务，只得作罢，多建些小得火力发电站，后来北斗搭建完成，能造更大更高效率得了，以前被迫增多的产能，直接成了，后来气候会议上，无代价的筹码，狠狠得敲了某些国家一笔）

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天气预报就要依靠卫星技术的拍摄功能，生活中的钛金属眼镜也是起源于航天材料，像比较高档的床垫用的就是记忆泡沫也成为太空海绵，最早也是为太空旅行中宇航员而设计的。

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卫星技术是信息和能量的一种展现形式。他可以给我们探测外太空，提供环球气象，并提供定位导航的作用助力智慧城市的发展。

他可能就是一个网络的节点，串联各个平台的信息，提升信息的传递效率和价值。他具备网络结构中特征向量中心度的作用。它是我们了解信息强有力的工具，通过他可以层层推进技术创新发展。

我认为卫星技术在这一轮周期里，可以为我们的商业经济赋能，类似于中台提供大数据等通用技术和模型，为经济发展提供支持。它就是飞机场，不同的个体都可以借助于他起飞，而各自的独特差异化技术优势就是他们飞得更高更远的翅膀。

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卫星技术的支柱性技术有一次确实是震撼到了我，因为我有一次早晨（3-4年前）没有什么事情就用手机里的google地图看实景，我真的在地图里找到了我们村的真实影像，而且找到了我家的大院，甚至隐约看到了我家院子里搭的衣服。当然现在肯定是看不到了，但那时候给我的震撼还是很大的。

说道卫星的应用，其实我感觉并不是太多，比如：GPS定位，卫星直播、太空望远镜等。我个人的见解，虽然卫星发射的数量很多，产业规模也很大，但卫星对我们普通人生活的影响，和互联网比起来还是有些不足的。