如何评价全球免费Wi-Fi覆盖的Outernet计划?
详细讨论之前先介绍一点背景。Outernet网站提到,他们打算借鉴开源卫星CubeSat的设计,该卫星的正方形为10cm,以快速开发出可用的卫星。因为项目的草根性,我想他们也会把这颗卫星放到尽可能低的近地轨道——最低亚稳轨道是160km,不能再低了不然卫星很快就要坠毁了。另外,很容易产生误解。有几位朋友指出,Outernet的主要目的是用现有的WiFi设备接收单向的信息广播,而不是上网。
应用IDEO的理论,没有这三个要素,任何创新项目都不可能成功:
技术可行性(技术可行性)
经济可持续性(财务可行性)
满足市场需求(市场需求)
仔细分析的话,Outernet项目要想成功,就要在这三个方面克服太多的困难。
首先说说技术上的可行性。
掉线:由于传输距离远,手机根本收不到卫星信号。这是@杨侃生提到的,但不清楚他是怎么得到的。我在这里假设在理想情况下,没有空气吸收电磁波,有办法在这颗卫星上神奇地折叠一个直径为1米的巨无霸抛物面天线(24dBi增益),那么一个全功率为100 MW(20 DBM)的WiFi卫星发射机发射的信号,经过160km的长途跋涉到达地面后,会衰减到-65430。由于手机和笔记本的天线增益小得可怜,手机WiFi芯片能看到的信号强度只有-100dBm左右——这种情况下手机根本无法正确接收数据(大部分手机至少需要-80dBm才能勉强工作)——而这一切的计算都是在理想条件下得出的,考虑了空气损耗、传播非最短路径、建筑树木遮挡、多径效应等等因素。
卫星功耗:卫星的电源不足以增加发射功率来弥补链路损耗。显然,由于项目的草根性和体积限制,卫星不可能携带核燃料电池等先进电源,只能靠太阳能电池板工作。目前太空中最成功的面板只能产生300W/sqm的功率,换算成立方卫星的面积。假设一面一直对着太阳,只能产生3W的电量——这个可怜的电量仅仅勉强够控制器、内存和WiFi电路用。而且单纯增加电板的功率也是不可行的。退一步讲,就算卫星神奇地折出1平方米的太阳能电池板(差点变成变形金刚!)并且可以有效产生300W的功率。理想情况下,只能保证地球上的露天手机勉强工作。这还没有考虑到WiFi功放的效率,卫星需要复杂的姿态控制电路,卫星会进入地球阴影等因素。最可怕的是,在太空中,卫星工作产生的这么多热量是无法轻易消除的,卫星很快就会过热致死!
覆盖面:卫星覆盖面太小,数量太少,速度太快。上述卫星上一个直径为1m的抛物面天线,只能覆盖地球表面一个直径约20km(约7度)的圆形区域。就算覆盖中国960万平方公里中最需要这种服务的1/100的面积,也需要76颗卫星!不知道Outernet是怎么宣称150颗卫星覆盖全球的。这还不是问题的全部。这颗近地轨道卫星的速度约为7.8km/s(第一宇宙速度),这意味着手机只能接收一颗卫星3秒的数据,因此需要掉线或切换到下一颗卫星。我很难相信下一颗卫星的广播数据可以和上一颗卫星无缝对接。
数据分发:技术难点没有攻克。Outernet提到使用WiFi组播发送数据,需要手机在卫星上注册,手机和卫星之间必须建立双向通信——卫星听不到上行,因为手机功率小很多。即使卫星上安装了直径100米的巨型天线,手机发出的微弱信号也被其他同频干扰淹没。更有甚者,由于卫星和手机距离较远,双向通信会出现ACK超时的问题。现在的WiFi在不修改协议的情况下,只能在15km左右的距离进行通信。
其次,我们来看经济的可持续性。(因为官网说他们可以退税,那我假设他们是公益性质的非政府组织而不是商业运作)。
卫星成本:即使像CubeSat这样的廉价卫星发射到最低的LEO,每颗卫星的综合成本也要65000美元,相当于一辆宝马的价格,所以150颗卫星的成本将近6000万人民币。这还不包括运营、研发、宣传和筹资的任何费用。我不知道他们能否筹集到这么多钱。可能很多人会闭着眼睛给他们捐,但至少在他们从技术上说服我之前,我是不会捐的。
卫星寿命:虽然近地轨道卫星发射成本低,但寿命也短。由于近地轨道的空气密度远高于外太空,在空气阻力的作用下,卫星会逐渐减速落回地球。在这种环境下,自由氧原子的腐蚀导致卫星寿命短。比如上面提到的CubeSat大部分使用寿命不到2年,也就是说每年要投入3000万人民币来维护已经坠落或者失效的卫星!即使假设卫星的使用寿命可以达到6年,最乐观的估计每年的维护费用也要10万,筹集资金也是一个不小的问题。事实上,小型开源卫星,如CubeSat,更适合于短期的科学研究,而不是长期的商业或非商业运营。
捐款方式:目前看来捐款没有第三方监管,直接进入创始人账户。我不知道这种不可信的捐款模式还能重复多久,他们用10美元的捐款支撑第一次卫星发射还需要多久?
最后,即使解决了以上的技术和资金困难,什么样的人会使用Outernet这样的服务呢?
有通信基础设施的地区:他们有多种获取信息的手段,可以很容易地访问互联网,甚至敏感信息也可以通过翻墙获取。我想不出足够的理由让他们花大量的时间从Outernet这种连接不稳定、信息内容狭窄的服务中获取本可以通过更便捷的手段获取的信息。比如Outernet能提供的信息都列在@Norman Karma的截图里,基本上不用爬墙就能拿到。可以说你所有能去知乎的朋友都不是Outernet的观众。
没有通讯基础设施的地区:如果是野外调查勘探的高端人群,除了少数鲁莽的旅行者,一定是用得起卫星电话这种通讯手段的;如果他们是一些地区孤立的原住民,谁来给他们发手机或者电脑,教他们上网?亲爱的朋友,我猜下面这个女孩可能是Outernet的重要客户。你必须愿意亲自给她手机,教她怎么去网吧。
回过头来看,Outernet创始人的热情是值得称道的,但在他们面前有太多负面的例子。其实之前也有过无数类似的想法,只不过这次换成了WiFi,减少了对终端的需求。烈士俱乐部:
Teledesic,288 LEO卫星,由微软风险投资支持,发射了一颗实验卫星,2002年破产。
天桥,32颗地球同步卫星,阿尔卡特,2002年彻底消失。
塞莱斯特里,63颗低地球轨道卫星,摩托罗拉,于1998年被遗弃。
相比之下,悬浮在几十公里高空的Google Loon,尽管商业模式不清晰,但至少技术上更成熟,可以提供双向互联网服务。
总结:这真是一个雄心勃勃的项目。无论结果成功与否,都必将是对人类获取信息自由的积极贡献。曾经成功和失败的弯路,也会给后人很多教训。不过目前看来很不乐观。从官方论坛来看,创始人根本不了解或者假装不了解他们遇到的困难。
其实有着伟大梦想的知乎也有很多问题,但我还是想提醒业主们,不管他们有多么伟大的创新想法,请回头看看历史上类似的项目。有句话说了一万遍了。请跟我重复下面的话——当然,这次我希望我对Outernet的判断是错误的。