中國電信衛(wèi)星研究院在《China Communications》期刊發(fā)表了一項關(guān)于低軌衛(wèi)星星座系統(tǒng)能耗的研究，題為“Energy Consumption Ratio Analysis of LEO Constellation Systems Providing Direct Mobile Connectivity Based on Embodied Energy Analysis Method”。該研究采用隱含能分析方法，系統(tǒng)評估了低軌衛(wèi)星星座在提供直連手機服務(wù)時的單位通信能耗，并與地面基站網(wǎng)絡(luò)進行了定量對比。結(jié)果顯示，盡管衛(wèi)星依賴太陽能運行，其綜合能耗仍顯著高于地面網(wǎng)絡(luò)。

研究指出，截至2025年7月，SpaceX的“星鏈直連手機”（DTC）星座已完成第一代部署，擁有660顆搭載4G LTE基站模塊的衛(wèi)星。這些衛(wèi)星使普通手機無需改裝即可在偏遠(yuǎn)地區(qū)通過衛(wèi)星通信。然而，盡管低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)被認(rèn)為可能成為地面網(wǎng)絡(luò)的有力競爭者，尤其是Starlink推出低價套餐后，相關(guān)討論日益增多，但研究從能耗角度提出了不同觀點。

通過隱含能分析，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前衛(wèi)星通信的單位能耗遠(yuǎn)高于地面基站。具體而言，星鏈DTC系統(tǒng)的能耗比是偏遠(yuǎn)地區(qū)地面基站群的18.2至32.9倍，是人員密集地區(qū)基站群的384至715倍。這一結(jié)果表明，單獨建設(shè)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)而不與地面網(wǎng)絡(luò)融合，將導(dǎo)致巨大的能源浪費。

研究詳細(xì)分析了衛(wèi)星和地面基站的能耗構(gòu)成。衛(wèi)星在發(fā)射前需要消耗大量能量制造衛(wèi)星本身和運載火箭，而火箭燃料的使用也產(chǎn)生大量能耗。相比之下，地面基站的能耗主要包括制造、運行和維護三個階段。隱含能分析方法能夠全面反映產(chǎn)品和服務(wù)生產(chǎn)全流程中的直接和間接能源消耗，為能源效率評估提供了更準(zhǔn)確的視角。

研究還計算了發(fā)射單顆衛(wèi)星所需燃料的隱含能。以“獵鷹-9 Block 5”運載火箭為例，其單次發(fā)射所需燃料的總隱含能高達(dá)數(shù)百吉焦耳（GJ）。制造單顆衛(wèi)星和運載火箭所需的隱含能也相當(dāng)可觀。這些能耗數(shù)據(jù)進一步支持了衛(wèi)星通信能耗遠(yuǎn)高于地面基站的結(jié)論。

在能耗比計算方面，研究考慮了不同場景下的基站工作情況。例如，在人煙稀少的偏遠(yuǎn)地區(qū)，基站可能僅部分工作，導(dǎo)致整體能耗比升高。而在城市等人員密集地區(qū)，基站滿負(fù)荷工作，能耗比相對較低。然而，即使在這種情況下，星鏈DTC系統(tǒng)的能耗比仍遠(yuǎn)高于地面基站。

研究還探討了提高衛(wèi)星通信能力對能耗比的影響。結(jié)果顯示，如果SpaceX將DTC計劃中單星的通信能力提高到580Mbps，并在頻譜效率不變的情況下獲得90.625MHz頻譜資源，那么DTC計劃將比地面上建造后使用頻率極低的地面基站具有更低的能耗比。這表明，在未來，隨著衛(wèi)星通信能力的提升和頻譜資源的增加，低軌衛(wèi)星通信有望在極偏遠(yuǎn)地區(qū)替代地面基站，與地面網(wǎng)絡(luò)形成互補。