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一顆衛星 1 Tbps,算不算挑戰物理?從夏農公式看 Starlink V3 的部署與下一代

(圖 by zImage Turbo )

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印度電信 Airtel 董事長米塔爾說,Starlink V3 讓馬斯克「就算沒突破,也開始在推擠物理定律」。這篇從 1948 年夏農寫下的通道容量公式出發,動手估算單顆 V3 衛星的 1 Tbps 下行容量離理論上限有多遠,再整理 V3 目前部署到哪裡、接下來的時程,以及馬斯 克口中的 V4、V5。先講結論:物理定律沒有被打破,被推到邊緣的是功率、散熱、干擾與質量這幾道工程上的牆。

一位地面電信大老的驚嘆

2026 年 11 月 13 日,印度財經台 CNBC-TV18 刊出主播 Shereen Bhan 對 Bharti 集團創辦人、Airtel 董事長 Sunil Bharti Mittal(米塔爾)的專訪。談到衛星通訊,主播提起馬斯克,米塔爾先承認對手做得漂亮:

The last launch that he made on Starship, the satellites he put up—the V3—they have a capacity of as much as the entire OneWeb capacity. So 1 Tbps capacity in a single launch means he's started to now push, if not break, through the laws of physics.
(他上一次用星艦送上去的 V3 衛星,容量跟整個 OneWeb 一樣多。單次發射就有 1 Tbps,代表他開始在推擠物理定律,甚至突破它。)

這句話由 X 上的 @cb_doge 轉貼,馬斯克再轉推,很快傳開。米塔爾的身分讓這句話更 有分量:他的 Bharti 集團是 OneWeb 的主要股東之一,Airtel 則是印度最大的行動網路業者之一。拿自家星座來比,等於承認對手一次發射就追平了他們整個網路。

有個細節值得先釐清。專訪在印度時間 13 日傍晚刊出,星艦第 15 次飛行(Flight 15)則是在美國中部時間 13 日下午才升空,台北已是 14 日清晨。從時間推算,米塔爾口中 的「上一次發射」應該是 9 月 28 日的 Flight 14,那次同樣送了 26 顆 V3。

米塔爾自己也沒把這句話當成物理學主張。他接著說的是產業:太空來的連線會越來越多,地面電信業得做好準備;但在印度,每月平均營收只有 3 美元的市場,衛星划不來,要到 30、40 美元,或美國那種 60 美元的家用與手機連線,衛星才開始有道理。

話雖如此,「1 Tbps」和「物理定律」放在同一句,正好是個好問題:通訊的物理定律到底長什麼樣子?一顆衛星每秒送出一兆個位元,離那條定律還有多遠?

夏農公式:一條通道最多能塞多少位元

電報與電話留下的老問題

二十世紀初,貝爾電話公司的工程師天天在問同一件事:一條電話線、一段無線電頻率,到底能傳多快?直覺告訴他們,訊號送得越快越容易糊掉,雜訊越大越容易出錯,但沒人 說得出極限在哪。

1928 年,同在貝爾的 Harry Nyquist 證明,頻寬 B 的通道每秒最多能送 2B 個彼此分得開的脈衝。同年,Ralph Hartley 在《貝爾系統技術期刊》(BSTJ) 發表〈Transmission of Information〉,把「資訊量」定義成可分辨訊號數目的對數:每個脈衝如果能分出 M 種電壓,就帶 log M 的資訊。兩人的結果合起來 ,速率大約是 2B log2 M。

可是 M 能多大?只要電壓切得夠細,M 好像可以無限大。Hartley 知道雜訊會讓太細的電壓分不清,但當時還沒有一套數學,把「分得清」說成精確的數字。

1948 年的答案

答案在二十年後出現。1948 年 7 月和 10 月,貝爾實驗室的 Claude Shannon(夏農, 也譯香農)在 BSTJ 分兩期刊出〈A Mathematical Theory of Communication〉,隔年又在 《IRE 會刊》發表〈Communication in the Presence of Noise〉,把頻寬有限、受白色高 斯雜訊干擾的通道講到底。結果就是今天每本通訊課本都會教的公式:

C = B log2(1 + S/N)

C 是通道容量,單位是每秒位元(bit/s);B 是頻寬,單位赫茲( Hz);S/N 是訊號功率與雜訊功率的比值,簡稱訊噪比,工程上常用分 貝(dB)表示,10 dB 就是 10 倍,20 dB 是 100 倍。後人把 Hartley 的名字也掛上,稱 為夏農-哈特利定理。

這條公式厲害的地方有兩層。第一層是「上限」:任何調變、任何編碼,傳輸速率都不可能超過 C。第二層常被忽略,夏農同時證明只要速率低於 C,就存在 某種編碼能讓錯誤率小到任意程度。換句話說,雜訊沒辦法逼你出錯,只能逼你放慢。

三個旋鈕,兩種脾氣

公式裡能調的只有三樣:頻寬、訊號功率、雜訊。它們的脾氣差很多。

頻寬是線性的。B 加倍,C 就加倍。

訊噪比躲在對數裡。在訊噪比已經不低的區間,功率每加倍(大約多 3 dB),每赫茲只 多擠出約 1 個位元。從 10 dB 拉到 20 dB,功率要多十倍,每赫茲的位元數只從 3.46 增 加到 6.66。

所以想要容量,最划算的是找更多頻寬;砸功率很快就會遇到報酬遞減。反過來,如果頻寬給得很多、功率固定,公式會趨近一個極限:

C∞ = S / (N0 ln 2)

其中 N0 是每赫茲的雜訊功率。這時候容量只看功率,等於說每送一個位元,接收端至少要收到 N0 ln 2 的能量,也就是工程師熟悉的 Eb/N0 下限約 −1.6 dB。頻寬再多,沒有功率也是空的。

七十年的追趕

夏農證明了好編碼「存在」,卻沒告訴大家怎麼做。接下來幾十年,通訊工程師一直在追那條線。

1960 年代初,MIT 的 Robert Gallager 在博士研究中提出低密度同位檢查碼(LDPC),當年電腦算不動,被冷落了三十年。1993 年,法國的 Claude Berrou 等人發表渦輪碼( turbo code),實驗結果離夏農極限不到 1 dB,震動了整個領域,LDPC 也在 1990 年代中 後期被重新發現。今天的衛星電視標準 DVB-S2、5G 手機的資料通道,用的都是 LDPC。

另一條路是把「一條通道」變成「好幾條」。1990 年代中後期,Emre Telatar、Gerard Foschini 等人把夏農公式推廣到多天線系統:發射端和接收端各有多根天線時,只要訊號 路徑彼此分得開,容量大約跟兩端天線數較少的一方成正比(前提是環境裡的反射路徑夠多 )。家裡 Wi-Fi 路由器頭上那幾根天線,用的就是這個原理。

這兩條路走完,單一通道的編碼已經很難再擠出多少,剩下的空間幾乎都在「多開幾條獨立通道」。Starlink 的 V3 也走這條路。

公式管不到的地方

夏農-哈特利有前提:一條頻寬固定的通道,雜訊是加性、白色、高斯分布。真實的衛星下行還有幾件事它不直接處理:

  • 旁邊波束、其他衛星、地面系統漏過來的干擾。干擾不是熱雜訊,公式裡的 N 要換成「雜訊加干擾」,比值改叫 SINR。
  • 下雨、仰角變低造成的衰減,讓 S 一直在變。
  • 多條通道同時運作。公式算的是一條;有好幾條彼此獨立的通道時,總容量是各自容量 相加。

最後這一點,是理解 Starlink 的鑰匙。

把三個旋鈕放到衛星上,各自對應很具體的東西。頻寬是 FCC 和國際電信聯盟發下來的 執照,一段一段寫在授權書裡,不能自己多拿。訊號功率來自太陽能板,經過天線集中成波 束,再跨過幾百公里的距離衰減到使用者碟子上。雜訊則主要是接收端電子元件和天空本身 的熱雜訊,碟子越好、天線越大,雜訊相對越小。後面的試算,就是把這三樣東西各填一個 合理的數字進去。

單顆 V3 到底多快:1 Tbps 的出處

先把數字釘牢。SpaceX 在 Starlink 官網的〈Starlink Version 3 Satellites〉頁面寫得很清楚:每顆 V3 設計支援 1 Tbps 下行、160 Gbps 上行,約是 V2 的 10 倍和 22 倍。早在 2024 年的 Starlink 年度進度報告,SpaceX 就公布過這組規格,並說每顆 V2 Mini 是 96 Gbps,前一代 V1.5 是 24 Gbps。

所以「單顆 1 Tbps」這個說法,答案是:對,這是 SpaceX 官方的設計容量。要注意兩件事。它是衛星對所有使用者的下行總和,不是單一用戶能拿到的速度;它也是設計值,SpaceX 還沒公布在軌實測的總吞吐量。

官方頁面和報告列出的其他規格,整理如下:

項目V2/V2 MiniV3出處與程度
下行容量96 Gbps1 TbpsSpaceX 官方(設計值)
上行容量官方未單列160 GbpsSpaceX 官方
使用者波束下行 192、上行 144(V2)下行、上行各 2,048SpaceX 官方
衛星間雷射—6 具,每具 400 GbpsSpaceX 官方
射頻回程(對地面站)Ka+E 頻段Ka、E、V、W 四頻段,1.2 TbpsSpaceX 官方
太陽能發電基準約 V2 的 2 倍SpaceX 官方(未給瓦數)
質量約 575 kg(Optimized 版)約 2 公噸V2 Mini 為官方;V3 為媒體報導,官方未公布

2,048 這個數字特別重要。V2 只有 192 道下行波束,V3 一口氣多了十倍。官方說,這 靠的是 SpaceX 自己設計的新一代波束成形晶片,以及單顆吞吐量約提高 64 倍的數據機晶 片。

太陽能板也是官方說法:新陣列的發電量約為 V2 的兩倍,做法是先連續生產一整捲太陽能薄膜,切成 19 公尺長的段,再把四段縫成一片。官方沒說面積是兩倍,也沒給瓦數。

動手算:1 Tbps 離夏農極限多遠

SpaceX 沒公開 V3 的鏈路預算,所以下面全是估算。目的不是算出精確答案,是看數量級:1 Tbps 到底是「貼著天花板」,還是「離天花板還很遠」。

先把假設攤開

頻段(FCC 2026-01-09 授權書 DA 26-36 列出的下行頻段)
  Ku  10.7–12.7 GHz      共 2.0 GHz
  Ka  17.3–20.2 GHz      共 2.9 GHz
  V   37.5–42.5 GHz      共 5.0 GHz(42.0–42.5 僅限美國境外)
  E   71.0–76.0 GHz      共 5.0 GHz
  合計約 14.9 GHz
假設一:使用者下行主要在 Ku 頻段(Ka/E/V 多用於回程,V3 實際分配未公開)
假設二:雙極化,同一段頻率可當兩條用,Ku 等效 4 GHz
假設三:訊噪比 10–20 dB,屬於晴天、仰角不差的合理範圍
假設四:2,048 道下行波束同時運作

第一算:如果只有一條管子

先用最天真的想法:整顆衛星就是一條通道。Ku 等效 4 GHz、訊噪比 15 dB(約 31.6 倍),代進公式:

C = 4 × 109 × log2(1 + 31.6) ≈ 20 Gbps

大方一點,把 FCC 授權的四個下行頻段全部算進來,雙極化約 29.8 GHz,訊噪比給到 20 dB:

C = 29.8 × 109 × log2(1 + 100) ≈ 198 Gbps

還是不到 1 Tbps 的五分之一。反過來算,只用 4 GHz 要撐出 1 Tbps,每赫茲得塞 250 個位元,訊噪比要大約 750 dB,也就是訊號比雜訊強 10 的 75 次方倍。這已經不是工程問題了。

如果把衛星想成一條管子,米塔爾的直覺就說得通了:1 Tbps 確實超出夏農允許的範圍 。

可是衛星不是一條管子。

第二算:同一段頻率,在不同地方重複用

V3 的相控陣天線能同時打出 2,048 道細窄的波束,每一道照亮地面一小塊。兩道波束如果照的地方離得夠遠,就算用同一段頻率,彼此也幾乎聽不到,等於多了一條獨立通道。 這叫空間複用,手機基地台分成一格一格的「蜂巢」也是同一個道理。夏農公式此時要對每 道波束各算一次再相加:

C總 = Σ Bi log2(1 + SINRi)

1 Tbps 平均分給 2,048 道波束,每道約 488 Mbps。這數字一點也不嚇人。

再往上推一個天花板。假設相鄰波束用「四色」錯開頻率(每道分到 4 GHz 的四分之一 ,即 1 GHz),每道的 SINR 都是 10 dB:

C總 = 2,048 × 1 × 109 × log2(1 + 10) ≈ 7.1 Tbps

(這等於同一段頻率在衛星涵蓋範圍內重複使用 512 次,是相當樂觀的上限。)

也就是說,只靠 Ku 一個頻段、照這組樂觀假設,夏農允許的總容量是 1 Tbps 的七倍左右。實際的調變編碼通常只能拿到夏農值的七到八成(衛星業常用的 DVB-S2X 標準大約如此,Starlink 用的是自家系統,未公開),扣掉之後仍然有好幾 Tbps。

換個方向算也一樣。如果每道波束只跑每赫茲 3 位元(訊噪比約 8.5 dB 就夠),每道 需要約 163 MHz,2,048 道合計約 333 GHz 的「波束頻寬」。拿 4 GHz 去分,等於同一段 頻率要在衛星涵蓋範圍內重複使用約 83 次。

83 次做得到嗎?以 400 公里高度、使用者最低仰角 25 度估算,一顆衛星看得到地面半徑約 720 公里、面積約 160 萬平方公里的範圍。天線越大,波束越窄:波束寬度大約是 波長除以天線口徑,Ku 波長約 2.5 公分,口徑假設 1 公尺,波束寬度約 0.025 弧度,在 400 公里下方照出直徑約 10 公里的光斑。160 萬平方公里裡擠得下上萬個這樣的光斑,同頻重用 83 次在幾何上綽綽有餘。

第三算:真正的帳在功率和干擾

既然頻譜和幾何都留了空間,為什麼不是 5 Tbps、7 Tbps?因為第二算偷偷假設了兩件 事。

第一,每道波束都有 10 dB 的訊噪比。訊號功率從太陽能板來,2,048 道波束要分同一 份電;波束越多、每道頻寬越寬,每道分到的功率越少,訊噪比就往下掉。回到前面那個極 限式,頻寬很多時,容量只看功率。V3 把發電量拉到 V2 的兩倍,就是在補這一塊。

第二,同頻波束「幾乎聽不到」彼此。實際上波束有旁瓣,重用越密,干擾越大,SINR 越低。再加上國際電信聯盟(ITU)為了保護同步軌道衛星,對低軌星座在 Ku、Ka 頻段打到地面的等效功率通量密度(EPFD)設了上限,功率不是想加就能加。

還有一個常被忽略的限制:容量是「整顆衛星的總和」,可是使用者擠在城市。如果一萬個用戶全在同一個 10 公里光斑裡,一顆衛星最多只能把那段 Ku 頻寬全給那一格,以每 赫茲 5 位元計,約 20 Gbps。想給同一座城市更多容量,只能靠更多顆衛星從不同角度同時照下來。這正是馬斯克在 11 月 14 日回覆網友時說的:「這沒有聽起來那麼好,因為 Starlink 需要大量低軌衛星,才能在全球達到這種頻寬提升。」

這裡也看得出夏農公式「幫不上」的地方。它告訴你一條通道的上限,卻不管使用者在哪裡、什麼時候上網。晚上八點台北市區的流量,和凌晨三點太平洋中央的流量,對同一顆 衛星來說是完全不同的題目。容量規格寫 1 Tbps,真正能賣出去多少,要看衛星飛過的地方有多少人在用。

試算結論

三算合起來,結論是這樣的:

  • 1 Tbps 遠高於「一條管子」的夏農極限,所以直覺上像在違反物理。
  • 它又明顯低於「授權頻譜 × 2,048 道波束」粗估出的數 Tbps 天花板,說明夏農定理本身沒有被逼到牆角。
  • 真正把 V3 卡在 1 Tbps 附近的,是功率、散熱、波束間干擾、EPFD 法規,以及晶片能處理多少位元。這些是工程上限,而且 SpaceX 沒公開細節,外人無法證明 V3 已經「非 常接近」它。

用一句話說:V3 沒有挑戰物理定律,它是把同一段頻率在空間上切得更細、重用更多次 ,再用更大的太陽能板餵飽這些波束。

四道牆:功率、頻譜、干擾、質量

談 V3 的文章常把限制歸成四類:功率、頻譜、空間複用、質量。大方向沒錯,細節要對回官方資料,這裡逐一看。

功率與散熱。官方確認 V3 太陽能陣列的發電量約為 V2 的兩倍,但 沒說「面積兩倍」,也沒公布瓦數。散熱在太空只能靠輻射,散熱能力大致跟散熱面積和溫 度的四次方有關,電子元件又不能太燙,所以多出來的電最後都會變成要排掉的熱。這道牆是硬的,只是 SpaceX 沒讓外界看到它在哪裡。

頻譜。FCC 在 2026 年 1 月的授權書列出 Ku、Ka、V、E 下行頻段,以及 W 頻段的上行(地面往太空)。常見整理把 W 頻段和其他頻段並列成「可用頻段」 ,但在這份授權裡,W 頻段全是上行。V3 官網說的「四頻段回程天線」用的是 Ka、E、V、 W,屬於衛星和地面站之間的回程,不是給一般用戶碟子的。

空間複用與干擾。「2,048 道下行波束」是官方數字,上行也是 2,048 道。波束越多,能重用的次數越多,但旁瓣干擾和波束成形的精度也越難管。V3 能做到 ,靠的是自家晶片;這是電子學的進步,不是物理的例外。

質量、體積與發射。這一條最有意思,因為它背後有真正的物理縮放 關係。天線增益大約是:

G = 4πA / λ2

A 是天線有效面積,λ 是波長。口徑放大一倍,面積變四倍,增益多 6 dB;同時波束寬度減半,地面光斑面積剩四分之一,同一塊地能塞進四倍的同頻波束。大天線一 次幫到夏農公式裡的兩個旋鈕:訊噪比和可重用的頻寬。這就是「越大越划算」的非線性。

代價是重量。V2 Mini Optimized 約 575 公斤,Falcon 9 一次能送 29 顆;V3 據媒體 報導約 2 公噸,馬斯克形容大小跟一架波音 737 差不多,Falcon 9 送它不划算,只能等星艦。所以 V3 的容量和星艦是綁在一起的:沒有星艦,V3 只是一張規格表。

SpaceX 猛禽引擎副總裁 Jacob McKenzie 在 SpaceX 今年 5 月推出的影片〈Test Like You Fly〉裡說過一句話(據《Ars Technica》引述),放在這裡也很貼切:「我們沒有在 打破物理定律,只是想盡可能有效地利用它們。」他講的是火箭,套在衛星上一樣成立。

部署現狀:52 顆 V3 已經上天

V3 從 2026 年夏天開始真正飛上天,到現在一共三次星艦飛行(日期為美國中部時間) :

飛行日期V3 數 量重 點
Flight 132026-07-2420次軌道測試,首次釋放 V3;衛星以無線電和雷射回傳遙測後,預計約 20 分鐘後重返大氣燒毀
Flight 142026-09-2826星艦首次入軌,首次送出可營運的酬載;26 顆全與雷射網、地面站、用戶終端連上
Flight 152026-11-132626 顆全部入軌並開始升軌;星艦繞地約 22.5 小時後返回 Starbase,首次被發射 塔機械臂接住

Flight 15 也不是全部順利。SpaceX 官方說明,Super Heavy 助推器因燃料不足提前結 束返航點火,自動改飛海上備降點,在墨西哥灣上空懸停後關機,飛行終止系統隨後觸發。 上面那顆星艦被塔接住,下面那顆助推器沒有回家。

算起來,在軌的 V3 現在是 52 顆。照官方設計值,每批 26 顆約增加 26 Tbps,兩批合計約 52 Tbps。這是設計值相乘,不是實測。SpaceX 在第三季財報說得比較保守:Flight 14 那 26 顆 V3,相當於一次 Falcon 9 Starlink 發射所增加下行容量的約 10 倍。X 上流傳的「本次增加 26 Tb」是第三方貼文,算法就是 26 × 1 Tbps,單位也該寫成 Tbps。

整個星座的規模,以天文學家 Jonathan McDowell 長年維護的追蹤資料為準:截至 11 月 13 日(Flight 15 前),在軌 Starlink 衛星 11,193 顆,其中 11,179 顆正常運作。 也就是說,V3 目前只占全部衛星的不到百分之一,但兩批的設計容量加起來,已經不是小數目。

V3 上天的同時,Falcon 9 也沒停。SpaceX 第三季一共發射 35 次,其中 23 次是自家 酬載;V2 Mini 仍然靠 Falcon 9 一批一批補進星座。V3 的角色是加容量,不是馬上取代舊衛星。

用戶端,SpaceX 第三季財報(截至 2026 年 9 月 30 日)列出:

  • Starlink 消費型用戶 1,360 萬,季增 160 萬;另有數十萬企業用戶。
  • 消費型每月平均營收 69 美元,比上季的 66 美元回升,但低於去年同期的 83 美元。
  • 通訊事業營收 52.5 億美元,年增 69%。
  • 裝了 Starlink 的飛機超過 3,800 架。

計畫時程:每次發射 60 Tbps 的目標

V3 的長期劇本,SpaceX 在 2024 年度進度報告裡就寫了:每次星艦發射 V3 預計增加 60 Tbps 容量,是每次 Falcon 9 發射 V2 Mini 的 20 倍以上。目前每批只送 26 顆,離 60 顆滿載還有距離。

馬斯克在 Flight 15 後的說法是「未來的星艦航班會把超過 50 Tb/s 的 Starlink 頻寬送上軌道」。這和官方 60 Tbps 的目標方向一致,數字略保守,但都沒有附日期。

星座要長多大,說法分歧。馬斯克 6 月在上市路演期間與摩根大通執行長 Jamie Dimon 對談時說,光是通訊衛星就可能超過 10 萬顆;11 月 14 日他又在 X 上說,最終會有超過 10 萬顆 SpaceX 通訊衛星,大多是 V4 或 V5,「很有機會」承載全球大約一半的網路流量。可是 SpaceX 總裁 Gwynne Shotwell 今年 3 月對《時代》雜誌說的是:「我不認為 我們的 Starlink 衛星會超過 1.5 萬或 2 萬顆。」

監管這一側,FCC 在 2026 年 1 月 9 日再批准 7,500 顆第二代衛星,使第二代總數達 1.5 萬顆;依 PCMag 整理,目前 FCC 給 Starlink 的總上限是 19,400 顆。要走到 10 萬顆,得重新向 FCC 和國際電信聯盟申請。

發射端,SpaceX 在第三季財報宣布要在路易斯安那州建新的 Starbase,設計成每年支援數千次星艦飛行,首次發射目標 2029 年。V3 的部署速度,最後由星艦能多快變成例行班機決定。

V4、V5:馬斯克說了什麼,還沒說什麼

關於 V4,目前能確認的是馬斯克的口頭說法。11 月 6 日,他在 Ron Baron 投資大會上視訊發言,說 V4 的能力會是 V3 的 10 倍,並特別點名長距離雷射鏈路:下一代雷射要 做到每秒 10 Tb。當天他在 X 上寫:

~100 lasers per satellite, each operating above 10 Tb/s, with over 100k satellites should be able to outcompete undersea cables.
(每顆衛星約 100 具雷射,每具超過 10 Tb/s,加上逾 10 萬顆衛星,應該能和海底電纜一較高下。)

他給的理由是光在真空中比在光纖裡快約 40%,路徑也能直線走,不必繞著陸地邊緣。隔天他補充,要做到每顆 100 具雷射,得把雷射縮小、讓衛星彼此近十倍,同軌道面的鏈路轉向角度也要小。

雷射為什麼是下一代的重點,用夏農公式也看得出來。無線電頻段要靠執照一段一段分配,Ku 頻段只有 2 GHz,E 頻段 5 GHz,大家搶同一塊餅。國際電信聯盟的《無線電規則》管的是 3,000 GHz 以下的電波;光通訊常用的 1,550 奈米波長,換算成頻率約 193 THz,比 Ku 頻段高一萬多倍,可用的頻寬也大得多,而且不用跟別人分執照。雷射光束又極窄 ,兩顆衛星之間的鏈路幾乎不會干擾第三者。公式裡的 B 一下子放大好幾個數量 級,限制就回到功率、對準精度和電子元件的速度上。

可是雷射只解決衛星和衛星之間的路。最後一段從衛星到你家屋頂的碟子,還是得用無線電,因為雲和雨會擋光。所以就算 V4 的雷射做到每具 10 Tb/s,使用者那一端的容量, 仍要回到 Ku、Ka 這些有限的頻段,回到前面那三算。

這些數字要讀清楚。每具 10 Tb/s 是衛星之間的骨幹鏈路,對照的是 V3 官方的 400 Gbps 雷射,不是家用下載速度;「V4 是 V3 的 10 倍」也沒有說是下行容量的 10 倍。至於 V5,公開資料只有 11 月 14 日那則「大多是 V4 或 V5」,沒有任何規格。

到目前為止,SpaceX 官方沒有公布 V4 的規格表、首發日期或 FCC 申請。按 V3 的經驗,官方是在發射前一兩年就把規格寫進年度報告;V4 的規格何時出現在 SpaceX 官網或 FCC 文件,會比 X 上的貼文更值得看。

如果拿前面的試算回頭看,V4 的方向也合理。下行要再翻十倍,只有幾條路:更大的天 線把波束切得更細、用更多頻段、更多電力,還有更多衛星從更多角度照同一座城市。馬斯 克同時提 10 萬顆衛星和每顆 10 倍能力,等於兩條路一起走。代價一樣是質量和發射次數 ,所以 V4 和 V5 能走多快,仍然綁在星艦身上。

回到那句「突破物理定律」

把米塔爾那段話逐句對回查到的資料:

  • 「V3 的容量跟整個 OneWeb 一樣」:Eutelsat 官方說法是 OneWeb 第一代星座 648 顆衛星,總可用容量約 1.1 Tbps(不是常見的 1.2 Tbps)。單顆 V3 設 計值 1 Tbps,所以「一顆 V3 約等於整個 OneWeb」大致成立;如果指的是一整批 26 顆, 那是 OneWeb 的二十多倍。
  • 「單次發射 1 Tbps」:這應是把單顆和單次發射講混了。一次發射 26 顆,設計容量約 26 Tbps;官方長期目標是每次 60 Tbps。
  • 「上一次發射」:依刊出時間,應是 9 月的 Flight 14,不是 11 月的 Flight 15。
  • 「突破物理定律」:讚嘆,不是物理主張。夏農公式允許空間複用,V3 用的正是這條路。

米塔爾真正想說的,可能是後面那句:太空端的容量長得比地面業者預期快得多。2024 年,Starlink 靠 V2 Mini 和 Falcon 9 一年加了 300 Tbps 以上的容量;現在一次星艦飛 行就加 26 Tbps,目標是 60。換算一下,星艦得一年飛十一、二次,才追得上 2024 年 Falcon 9 全年加的量;一旦星艦變成例行班機,曲線會陡得多。地面電信業要擔心的不是物理,是這條曲線。

1948 年,夏農在紙上寫下 B log2(1 + S/N),那時候還沒有人造衛星。七十八年後,一顆兩公噸的衛星在約 400 公里高空把同一段頻率切成兩千多道波束,每一道仍然乖乖待在那條公式底下。

參考資料

  1. C. E. Shannon,〈A Mathematical Theory of Communication〉,《Bell System Technical Journal》27(3),1948。
  2. C. E. Shannon,〈Communication in the Presence of Noise〉,《Proceedings of the IRE》37(1),1949。
  3. R. V. L. Hartley,〈Transmission of Information〉,《Bell System Technical Journal》7(3),1928。
  4. Starlink,〈Starlink Version 3 Satellites〉,Starlink 官網。
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