自2010年以来，卫星通信发生了天翻地覆的变化。现在，卫星工程师已经设计、制造和发射了高通量卫星，这些卫星能够以惊人的速度运行。“卫讯-1”卫星和“卫讯-2”卫星的传输速度已达到140 Gb/s，紧随其后的是国际通信卫星组织的“史诗”卫星和休斯网络系统公司的“木星”卫星。这些高通量卫星的吞吐量比几年前传统的卫星要高10～50 倍。与此同时，传统的技术发展趋势也在延续，通过频率复用技术，利用数字编码的最新技术提高卫星功率和性能。这些功率更大的卫星可以与成本更低的地面站连接。

而且，其他卫星设计人员也正朝着在LEO 部署小卫星、大星座的方向发展。

这些新项目正在设法为大型卫星星座设计和制造小型卫星，这些卫星可以在装配线上高速生产，并使用增材制造来制造关键部件，降低成本、提高可靠性和精度。它们不像立方体卫星那么小，因为天线直径必须达到一定尺寸才能获得所需的增益，而且还需要更高的功率。然而，这些小卫星的质量通常在200～400 kg，比卫讯、国际通信卫星公司、国际移动卫星组织（Inmarsat）、SES 或回声星/休斯网络系统公司目前投入使用的巨型高通量卫星小10～50 倍。当然，这些星座所需的卫星数量要比GEO 通信卫星系统多得多，但将较小的卫星发射到LEO 要容易得多。

在大规模生产中，即使考虑到它们的相对质量，这些小型卫星的成本也比它们的“老大哥”低得多。就性能而言，它们最大的优势或许在于它们离地球更近，减少了路径损耗，更重要的是，LEO 卫星在支持更有效的语音或网络服务时，可以缩短1/40 的时延。

O3b 系统（代表未得到充分服务的世界上的另外30 亿人）开启了在非地球同步轨道上部署卫星的新方法。O3b 网络最初在中地球轨道（Medium Earth Orbit，MEO）部署了12 颗卫星，之后又增加了6 颗，在最新的文件中，还有数十颗卫星计划发射。创建O3b 系统的企业家Gregg Wyler 在过去几十年里一直致力于寻求向发展中国家提供通信和网络服务的新途径。现在，他已经将自己在O3b 公司的股份卖给了总部位于卢森堡的SES 公司，并转向了一个更雄心勃勃的项目。他已经着手引进了一批新的合作伙伴，并筹集资金来发射更具雄心的低地球轨道一网卫星星座。

这个系统目前才刚刚启动，计划在未来几年，到2020年或2021年，将部署包括备份星在内的大约800 颗卫星，以一种新的方式为发展中国家提供网络服务。因此，一网公司特别设计为非洲、亚洲、中东、南美、中美洲、加勒比和南太平洋岛屿等地区提供覆盖和互联网优化服务。但一网公司并非一帆风顺。一网系统的单颗卫星的成本已经增加，而整个系统还没有完成融资。此外，目前来自Kymeta 等供应商的平板地面系统成本约为3 万美元，这些系统可以通过电子手段跟踪快速移动的LEO 卫星。简而言之，用于通信和网络服务的LEO 星座系统的卫星和地面天线的成本高于最初的估计。此外，新型平板天线的制造商是否有能力满足巨大的预期需求还是个未知数。

根据北方天空研究公司（Northern Sky Research，NSR）提供的最新数据，目前低轨星座有约2.5 万颗卫星申请发射。LEO 巨型星座面临的多种巨大挑战，可能使这些星座计划前途未卜。这些问题包括：①许多商业小卫星的制造成本可能比最初估计的要高； ②能够跟踪低轨卫星的平板天线的成本可能高于农村地区支持服务所需的费用； ③跟踪地面系统的供应可能远远无法满足为实际用户提供通信连接的巨大需求； ④目前的小卫星发射能力，可能无法使所有的小卫星按期发射。好消息是，许多新的LEO 卫星星座将被部署，并提供重要的新服务。坏消息是，由于上述4 个原因，许多申请的系统将可能失败。上述问题还不是巨型LEO 星座面临的所有挑战。控制卫星数量快速增长、减少无线电频率干扰、处理空间碎片或限制平流层污染和微粒扩散的新规定也可能造成新的管制障碍。可以确定的是，未来10年将是一个巨大动荡的时期[2]。

表2.1所示为已向监管当局申请和登记的LEO 卫星星座计划。从这张表中，我们可以看到，该领域的许多新进入者提出了许多不同的计划，来建造、发射和部署在LEO 的小卫星星座。然而，基于过去的历史，我们必须以怀疑的眼光看待这些计划。

早在20世纪90年代，就有17 次发射新的Ka 频段卫星的申请。这些申请提交至美国联邦通信委员会。在这些申请中，最引人注目的是Teledesic 系统的申请，该系统仅为Ka 频段卫星系统，最终完成了星座部署。但这是一个GEO 系统而不是新型LEO 星座。

为保证这些新的小卫星星座的未来发展，除了实现低成本大规模生产和对这些大批量生产的卫星进行新的质量保证测试之外，还有两个因素至关重要。一是需要成本更低的发射系统，包括可重复使用的发射装置； 二是需要地面站技术获得革命性的突破。目前，SpaceX 公司和蓝色起源公司在开发新型可重复使用运载火箭方面处于领先地位，有望大幅降低发射成本。由Paul Allen 和他的Vulcan 工业公司支持的平流层发射（Stratolaunch）系统可能很快将会提供另一种成本更低的卫星发射方案。对于小型卫星发射，Richard Branson 的维珍银河公司研制的“空射运载器1”（Launcher One）和“向量一号”（Vector One）也正在向市场推出新的低成本发射服务。

卫星发射业所做的创新努力将在下一章讨论。这里必须指出一个重要的事实：如果发射成本降低50%或更多，那么卫星系统运行和在某颗卫星发生故障时的维护就会更经济可行。

然而，推动LEO 星座发展的最大动力可能来自新型的卫星地面站，这种地面站使用电子波束，这种波束在设计中使用了超材料，从而使平板天线系统的设计和制造成为可能，该系统能够在LEO 卫星飞越地平线的7～8 min 内准确地跟踪卫星。

这种通过低成本地面站进行的自动跟踪确实改变了游戏规则。它降低这些卫星星座的地面段成本，并使跟踪系统更加可靠。正在生产这种新型地面系统的Kymeta 地面站公司推动了卫星通信业务的变革。同样有趣的是，微软（Microsoft）联合创始人比尔·盖茨是Kymeta 公司[3]的重要投资方。另一家名为Phasor Solutions 的公司也将推出新的卫星天线，这些天线具有电子波束跟踪系统，将与Kymeta 公司开展竞争[4]。(www.daowen.com)

表2.1所列的各种小卫星星座还远不够完整。新的小卫星星座的申请或对现有系统进行补充的申请还在持续增加。以下是美国联邦通信委员会收到的申请清单，包括O3b 公司MEO 卫星星座和卫讯公司新的MEO 星座。

表2.1　通信小卫星计划列表（作者整理）

（1）Audacy：33颗 MEO卫星，用于 LEO卫星通信中继（SATLOA2016111500117）。

（2）Karousel：12 颗倾斜地球同步轨道（Inclined Geosynchronous Orbits，IGSO）音频卫星（SATLOA2016111500113）。

（3）Kepler MULTUS：2～140 颗LEO M2M 纳通信卫星（SATLOI 2016111500114）。

（4）O3b：增加40 颗卫星（SATAMD2016111500116）。

（5）SpaceX：规划了大量卫星（SATLOA2016111500118）（http：//forum.nasaspaceflight.com/index.php？ topic=41634.0）。

（6）挪威航天公司（Space Norway）：2 颗位于高倾角16 小时轨道的卫星（SATLOI 2016111500111）。

（7）波音公司：60 颗IGSO 卫星（独立于之前申请的小卫星系统）（SATLOA2016111500109）。

（8）Theia 公司：112 颗遥感卫星（SATLOA2016111500121）。

（9）卫讯公司：24 颗极轨MEO 卫星（SATLOI 2016111500120）。

根据上述所述，目前世界各国申请的通信和遥感卫星星座的卫星数量超过25 000 颗。