高质量 强风险 新世界时刻准备着进入太空6G新赛道

◎国际宇航科学院院士、中国航天系统科学与工程研究院院长 薛惠锋

薛惠锋院长

新一轮信息革命正以摧枯拉朽之势席卷全球，不断地刷新着人类的世界观和发展观。它以一种无可阻挡的力量，深刻变革着经济发展方式、组织管理模式、人类生活方式，成为现代文明的重要象征。信息革命下的网络空间早已跨越大气层，迈向太空的无垠空间，继陆、海、空、天成为深刻影响人类生存与发展的“第五空间”，并日益显现出“牵一网而动全身”的核心作用。习近平总书记明确指出，没有网络安全就没有国家安全。推进全球互联网治理体系变革是大势所趋、人心所向。这一要求高瞻远瞩，彰显了网络空间命运共同体的价值观、奏响了迈向新时代网络强国的最强音。

一、高质量：太空布局悄然拉开天幕

人类对太空的好奇与求索自古有之。早在公元前400 年，哲学家苏格拉底就曾说过：“人类必须超越地球，到达大气层的顶端或更远的地方。因为只有这样，人类才能充分地理解他所生活的那个世界”。现代航天之父齐奥尔科夫斯基曾说过：“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里”。美国前总统肯尼迪也曾预言，谁控制了太空，谁就控制了地球。当前，航天已在各国发展中占据越来越重要的战略地位，太空已成为一种越来越关键的战略性资源。

薛惠锋院长在第二届“强网论坛”上作主题报告

世界航天发展初创于二战、加速于冷战、壮大于当今。航天工程具有高技术、高风险、高投入、高回报的典型特征，长期以来，各国均由国家意志组织大批人力、物力、财力推动其发展。二战时期，为了赢得战争的胜利，轴心国和同盟国纷纷组织大批科学家开展导弹的研究任务。冷战时期，为了争夺世界主导权，美苏两国展开了旷日持久的“星球大战”。进入20 世纪90 年代，发展成为了世界的主旋律，曾经的航天工程也就从提升军事能力转向了促进经济发展，从政府主导转向了市场推动。当前，全球共有12 个国家具备航天发射能力，共有2100多个航天器（包括卫星和探测器）在轨运行，560多名宇航员曾在太空生活、工作，人类已经把探索的触角延伸到了太阳系8 大行星。

钱学森说：“实现宇宙航行，是科学史上的一个大事件。在此以前，人类都是在地球上观察和研究自然。今后就可以在一个新的立足点上来研究自然和宇宙，这样必然会出现一个科学上大发展、大创造的时期”。站在太空的高度思考人类的发展，许多原有的模式都将被颠覆。把足迹留在更高更远的太空，是关乎人类高质量发展的重大战略问题。

第一，太空布局扩展了高质量发展的视野。

科技发展水平是高质量发展的重要标志。当今世界，重大科学发现越来越多地诞生于航天领域，人类的生存发展将越来越大地依赖于空间科学研究成果。随着探测手段的不断完善及人类认知能力的不断提高，空间科学领域的探测与研究在向更深、更广、更精细化的方向发展，酝酿着对物理学、生命科学、宇宙科学和地球科学研究的重大突破。人类加深对宇宙的认知、拓展人类的活动空间，将进一步揭示宇宙奥秘与生命起源，以推动人类社会向前发展。

第二，太空布局奠定了高质量发展的基础。

航天科技又被称为“技术金矿”，航天高技术的“溢出效应”十分显著。从欧美航天产业发展历程来看，航天产业的直接投入产出比约为1：2，但是对相关产业带动高达1：7 至1：14。中国近年来开发使用的1000 多种新材料中，80%是在航天技术的牵引下完成的。中国已有2000 多项航天技术成果移植到国民经济各个部门，它涵盖通信、金融、医疗、国防、太空旅游、太空资源开发和能源利用等诸多领域。又如，1961 年，美国“阿波罗”计划开始实施，到1972 年结束时花费了240 亿美元。但谁都没想到，240 亿美元随后带来了高达几千亿美元的市场。来自航天的类似成功案例不胜枚举。通过航天技术转移转化，培育新需求，创造新供给，从而实现新产品、新产业、新业态的“涌现”，为推动经济社会高质量发展提供新动能。正如联合国和平利用外层空间委员会指出：通过发展太空经济实现国家的可持续发展。

第三，太空布局拓宽了高质量发展的疆域。

有人说，如果全球70 亿人都过上美国人的生活，需要4.5 个地球的资源。宇宙中天体的数量不计其数，每个天体都蕴藏着大量金属或非金属资源。素有“超黄金”之称的氦3，在月球上的储量高达300万吨，运用核聚变技术，100 吨氦3 提供的能源够全球用一年。据美国《科学》杂志介绍，在地球周边，有700至800 颗小行星比月球更容易到达和登陆，上面具有金、硅、镍等重要元素。据预测，在未来的5 至10 年内，太空采矿将兴起，数以千计的行星会被列为开采目标。太空得天独厚的位置资源、理想洁净的环境资源、取之不尽的矿产资源，已为人类高质量发展开拓了新疆域。

这正是中国特色社会主义建设进入高质量发展阶段后，作出的“航天注解”，贡献的“航天智慧”。

二、强风险：网络发展陷入囚徒困境

纵观网络空间发展，也已经从以地面网络为核心的互联网时代，进入到太空网络时代，打造“天地一体化”网络已是大势所趋、人心所向。然而，当前的网络空间发展陷入了前所未有的“囚徒困境”，暴露出了诸多“强风险”，已在相当大程度上制约了网络空间的“高质量”发展。

第一，地面互联网络管控失衡。

自1969 年美国“阿帕网”建立以来，在整整半个世纪的时间里，美国逐步建立起以体现其国家意志为核心的国际互联网体系。正如特朗普任内首份《国家安全战略》报告指出，“互联网作为美国的发明，应该反映我们的价值观”。从根本上，各国是让渡了最为核心的网络自主权，对网络通信的安全造成一种巨大的潜在威胁。

众所周知，根服务器是国际互联网最重要的战略基础设施，是国际互联网的枢纽与核心。世界各国对全球仅有的13 台根服务器的控制权极度失衡，导致大部分国家网络自主权在很大程度上受制于人。2003 年，伊拉克战争期间，伊拉克国家顶级域名“IQ”从互联网消失；2004 年，利比亚与美国发生分歧，导致顶级域名“LY”突然瘫痪；2010 年，美军对伊朗实施了“震网”病毒攻击，造成伊朗核电站崩溃导致核泄漏。这些网络瘫痪事件无一不体现着网络自主权受制于人的严重后果。

目前的13 台根服务器都是通过被广泛使用的IPv4 所提供的IP 地址资源进行解析的，但由于IPv4 的地址空间是有限的，互联网号码分配管理局（IANA）已经宣布全球IP 地址分配殆尽。2012 年IPv6 的启动为新增根服务器提供了机会，也为完善国际互联网体系提供了机会。2015 年，互联网名称与数字地址分配机构（ICANN）正式发布基于全新技术架构的全球下一代互联网（IPv6）根服务器测试和运营实验项目——“雪人计划”，面向全球招募围绕25 个根服务器运营、域名系统安全扩展密钥签名和密钥轮转等方面进行测试验证，旨在为实现全球互联网的多边共治提供一种解决方案。但是，“雪人计划”只是在一个实验环境下部署IPv6 根服务器，探索IPv6 环境下，增加根服务器的可行性。互联网的国际治理体系依然没有发生本质改变，各国面临的网络威胁依然存在。

第二，天地一体网络融合不足。

与地面网络相比，天基网络具有高、远和广域覆盖等特点，对于实现海上、空中和地面系统难以覆盖的边远地区通信有明显优势。但随着航天系统种类的不断增加，整体来看，中国乃至世界范围的天地一体化网络建设仍存在着部门化、割裂化、狭隘化的问题，在一定程度上存在天上、地下做加法的简单逻辑。

“天空地”网络系统独立运行。天、空、地网络存在壁垒，不同的卫星采用不同的天地协议，人力、物力等多方面存在不必要的浪费；星上、星地、地面三部分传输协议尚未进行一体化设计，系统可靠性和操作维护效率很低。

“通导遥”卫星系统自成体系。通导遥等卫星系统功能单一、结构规则、运行依赖于地面，相互之间孤立的现有卫星体系覆盖能力有限，体系协同能力弱，空间信息资源综合调度、资源共享、分发服务能力不足，应用产品体系不完善，未形成面向市场的空间信息服务能力，无法满足实时性、综合性的网络服务需求。

“军民商”星座资源各自为营。各类星座资源纷纷发布、各自为营，不利于空间基础资源的统一管理、高效共享和综合利用。无法实现卫星数据的军民实时共享；卫星数据分发销售不畅，卫星用户仍局限于少数政府行业部门，大量用户不能顺畅获取部分卫星数据，卫星数据市场占有率较低。

第三，移动通信网络竞争加剧。

从移动通信发展史来看，从1G 到4G 经历了模拟时代、数字时代、数据时代、IP 化时代，正在迈向5G 端到端的生态系统。每一次大发展，其背后都是国与国、联盟之间的综合角力。当前，这种竞争有增无减，已经在一定程度上制约了新技术的融合发展与高效利用。

1G 时代美国遥遥领先。摩托罗拉是移动通信的开创者，研发出第一款无线通信产品SCR-300，开启了1G 时代。2G 时代欧洲奋起直追。欧盟不甘落后于美国，加强内部联盟，推广GSM（全球移动通信系统）在2G 时代超越了美国。3G 时代欧美中三分天下。这一时期，形成了由欧洲主导的W-CDMA、高通开发的CDMA-2000、中国开发的TD-SCDMA 三大通信标准。其中，高通独占鳌头。它通过构建CDMA 专利墙，将所有CDMA 的相关专利逐渐笼络过来，并将专利技术嵌入通信标准，把CDMA 的演算法嵌入集成芯片，使得凡是使用其专利的厂商，必须缴纳高额的授权费以取得专利使用权。4G 时代多国寻求合作。以欧洲、中国等多国共同提出的LTE-Advanced 作为4G 技术标准，正好为各大厂商摆脱高通的专利陷阱提供了契机，因此成为了4G 时代的主流通信标准。5G 时代竞争日益加剧。中国从1G 和2G 空白、3G 跟跑、4G 并跑，再到5G 领跑，历经了数十年的磨砺，然而却遭到一些国家的围堵。这使得新一代通信技术的发展蒙上了浓重的“霸权主义”色彩。

从移动通信发展趋势来看，某些国家那种零和博弈、以邻为壑的思维方式，已经难以适应日益复杂的通信变革；各自为营、分裂割据的发展模式，已经成为移动通信向前发展的巨大阻力。这种做法不可持续，但又不可避免，移动通信的发展仍将面临诸多变数。

三、新世界：进入太空6G 新赛道

面对网络空间发展的各类风险与挑战，很多国家纷纷开始在不同程度上采取应对措施。俄罗斯宣布考虑短期内脱离全球互联网，印度总理莫迪表示，容纳数百万用户数据的服务器应该位于印度境内，伊朗拟开发“清真网络”，断开与国际互联网接口。这些都是在用修修补补、零敲碎打、简单拼盘的方法解决网络空间发展的问题，都是在过去的互联网框架里兜兜转转。想要从根本上解决问题，必须要从思想上进行解放，从方法上进行创新，从手段上进行优化。

“不谋全局者，不足谋一域；不谋万世者，不足谋一时”。网络空间是一个开放的复杂巨系统，面对当前网络发展的新发展、新特点、新趋势，我们要从更高起点布局网络空间的未来，必须运用体系化的方法进行顶层设计和整体布局。为此，我们提出了“星融网”构想。

“星融网”是一个以天基网络为核心，建立的天基、空基、地基多网一体，星间、星地、星船泛在互联，天空地多维全域空间覆盖的自主可控信息网络系统，实施天空地、通导遥、军民商等三大统筹，提供“全域无缝覆盖、全维均衡服务、全元随遇接入、全时随心而至”的高智能融合信息服务，最终建立“共建、共享、共管、共治”全球网络空间命运共同体。

具体而言，“星融网”旨在建立一个网络空间全球治理体系、一个共通网络协议、一个共享数据平台。

建立一个网络空间全球治理体系。当前，在网络领域，特别是空间网络领域，缺少具有公信力的全球领袖，尚未建立起一个集中统一的管理体制机制，各种国际规则较为分散。在天、空、地网络“三足鼎立”的时代背景下，各国应该共同参与，在国际层面（如联合国框架下）建立起一个促进网络发展的治理框架：统筹天空地各层网络资源，实现时空复杂网络的一体化综合处理和最大有效利用；统筹军民商各类星座资源，实现空间资源的统一高效管理；统筹通导遥各类卫星资源，形成高效的一体化卫星综合服务能力。以此实现网络科学规划、设施合理建设、资源高效分配、信息公平利用，为构建全球网络空间命运共同体建立管控基石。

建立一个共通网络协议。不同的网络有着不同的物理通信环境。当前，天地一体化信息网络的网络协议体系主要包括地面网络普遍采用的TCP/IP，以及空间网络采用的CCSDS 和DTN。但是，TCP/IP 协议不适应空间链路特点，存在大延时、断续连接、高误码率等问题；CCSDS 无法与地面网络直接互操作，存在协议转换，限制了现有协议在深空通信环境中的应用；DTN 仍处在研究阶段，尚未开发出具体的路由算法。因此，必须建立一个天地一体化网络协议体系，以解决较长的传播时延、较高的误码率、非对称的链路、动态的拓扑关系、异构的网络环境、高度受限的星上资源、安全性差等诸多特殊挑战。

建立一个共享数据平台。“星融网”将面向军、民领域应用需求，建立天空地海一体化的决策指挥平台，实现“监测、预警、响应、处置、评价”。在军用领域实现发现到处置的无缝对接，赢得先发优势；在民用领域实现城市民情、政务、交通、环境、能源、水资源等信息预警监测与管理，特别是保障重大突发事件的应急管理，构建“平战结合、平灾结合”监测防控、预测预警、指挥调度、应急保障、模拟演练于一体的应急体系，实现处置突发事件的敏捷化。

“凿井者，起于三寸之坎，以就万仞之深”。“星融网”构想已经得到了国内外的广泛关注和认可，正在谋划重大工程立项，为网络空间命运共同体的建设提供技术支撑。2017 年，首次提出了“星融网”体系架构，“天空地、军民商、通导遥”大统筹的方案获工程院10 多位院士、专家的高度认同，“星融网”重点咨询项目获得中国工程院立项。“星融网”工程构想在2018 年不莱梅国际宇航科学院秋季会议提出倡议，2019 年巴黎春季会议初步发布，将在华盛顿秋季会议正式立项。“星融网”已得到国际宇航最高端组织的认可，并将从学术层面正式落地实施。在2019 年联合国/中国航天助力可持续发展大会上正式向全世界提出“星融网”构想，获得包括美国、泰国、埃塞俄比亚、日本等国政、商、学界等专家的广泛认可。

“青萍之末风乍起，于无声处听惊雷”。美国总统特朗普发推特说：“我想要5G 甚至6G 的技术能尽快在美国普及。这比当前的标准要更强、更快、更智能。美国公司必须加紧努力，否则就会落后。我们没有理由落后。”美国联邦通信委员会（FCC）已经决定开放“太赫兹波”频率段，为6G 研发在无线电频率方面铺好道路。一直领导着5G 毫米波技术研究的纽约大学教授泰德·拉帕波特指出，现在，联邦通信委员会已经启动了6G 的竞赛，帮助确保美国在未来几代无线通信中发挥主导作用。无独有偶，SpaceX 公司提出的“星链计划”预计发射超过一万颗卫星，覆盖全球，这一数目是目前所有在轨卫星数量的5 倍。首批60 颗卫星已经于今年5 月23 日发射成功并投入使用，这个曾经被人认为疯狂的“星链计划”正式拉开帷幕。据报道，这一系列计划将使人类跳过5G，直接过渡到6G时代。

2019 年是中国5G 商用元年。面对5G 应用迅速拉开的大幕，很多人已经跃跃欲试、整装待发。但是，面向未来，已在悄然酝酿的6G，我们准备好了吗？“星融网”能够从三方面为6G 时代进行准备：一是星融网可以为6G 发展提供总体框架；二是星融网可以为6G 发展进行技术储备研究；三是星融网能够为6G 发展进行产业探索实践。

面对日益复杂的网络空间，面对百年未有的时代变局，我们要在网络发展上下先手棋、打主动战，为构建人类命运共同体提供重要动力，时刻准备着进入太空6G 新赛道。