Satelliten-Mega-Konstellationen : große Chancen und große Sorgen
– Nachrichten vom 6. Juni 2019 –
In den letzten Monaten haben eine Sojus-Rakete und ein Falcon 9 die ersten Satelliten von zwei riesigen Konstellationen, OneWeb und Starlink, in die Umlaufbahn gebracht, die im Wettlauf sind, um Satelliten-Internetdienste einzurichten. Sie werden in Kürze von Amazon und möglicherweise anderen Unternehmen unterstützt. Zusammen könnten diese Konstellationen bis zu 18.000 Satelliten zusammenbringen. Dies ist mehr als das Zehnfache der Anzahl der Satelliten, die derzeit in Betrieb sind, und doppelt so viele Satelliten, die seit Sputnik gestartet wurden.
Die Investitionen sind enorm, der potenzielle Umsatz auch
Ein solcher Ehrgeiz erfordert erhebliche Anstrengungen. SpaceX schätzt, dass die Einrichtung ihres Dienstes 10 Milliarden US-Dollar kosten wird. OneWeb hat bereits drei Milliarden US-Dollar von großen Telekommunikationsunternehmen gesammelt. Diese enormen Investitionen sind durch den Gewinn gerechtfertigt, den diese Unternehmen erhoffen.
Durch die Schaffung eines echten globalen Internets hoffen diese Unternehmen, mehr als 3 Milliarden Menschen zu erreichen, die noch keinen Zugang zum Internet haben. Selbst wenn sie nur ein paar Euro im Monat verlangen, wird dies unglaubliche Einnahmen bringen. SpaceX will diesen Umsatz nutzen, um die Besiedlung des Planeten Mars zu konkretisieren. Der gerade begonnene technologische und kommerzielle Kampf könnte sich daher weit über den blauen Planeten hinaus auswirken.
Satelliten-Mega-Konstellationen werden endlich das Internet überall auf der Erde bringen
Satelliten-Internet wurde vor langer Zeit erstellt. Wenn Sie eine Satellitenantenne und ein geeignetes Paket haben, bietet Ihnen ein Satellit im geostationären Orbit etwas Bandbreite. Diese Pakete werden häufig mit einer Kappe versehen und als letzter Ausweg angesehen. Wenn in Ihrer Region weder Glasfaser noch ADSL verfügbar sind, können Sie diese Methode ausprobieren. In Frankreich werden Sie wahrscheinlich von einem Satelliten der Konstellation Eutelsat oder ASTRA bedient, unabhängig von Ihrem Betreiber. Machen Sie sich jedoch bereit für hohe Rechnungen, hohe Latenz und nicht immer sehr stabilen Service. Die Satelliten, die diese Angebote füttern, müssen andere Dienste bereitstellen. Sie reservieren den größten Teil ihrer Bandbreite für Satellitenfernsehen und eine Vielzahl anderer Dienste.
Die Konstellationen von SpaceX und OneWeb wurden mit dem Internet als Hauptnutzungszweck entwickelt, bei dem es sich um völlig unterschiedliche Satelliten, Umlaufbahnen und Kommunikationsmittel handelt. Diese Satelliten befinden sich nicht in einer geostationären Umlaufbahn und geben die Idee eines einzelnen Satelliten mit mehreren Tonnen auf, der einen ganzen Kontinent speist. Diese neuen Satellitenkonstellationen treffen die Wahl, eine sehr große Anzahl kleiner Satelliten in einer niedrigen Umlaufbahn zu stationieren.
Ihre Anzahl sollte es ermöglichen, einer großen Öffentlichkeit das Internet mit hoher Geschwindigkeit und jederzeit zur Verfügung zu stellen. Sie sind für eine Flughöhe zwischen 500 km und 1500 km ausgelegt, was die Zugriffszeit im Vergleich zu einem Satelliten in einer geostationären Umlaufbahn um 70 teilt. Dies kann in Bezug auf die Latenz nicht mit der Faser mithalten, aber es ist immer noch eine enorme Verbesserung.
Starlink wird mit 12.000 Satelliten die größte Satelliten-Megakonstellation sein
SpaceX geht weiter als jeder andere Wettbewerber und fordert Startberechtigungen für 12.000 Satelliten an, um die Starlink-Konstellation zu starten. SpaceX macht auch die meisten Starts. Eine einzelne Rakete Falcon 9 brachte am 24. Mai 2019 60 Satelliten in die Umlaufbahn. Bei dieser Geschwindigkeit könnte der Dienst bereits nach sechs weiteren Schüssen vermarktet werden.
Trotz ihrer geringen Größe sind die für Starlink vorgestellten Satelliten technologische Juwelen. Sie wiegen 227 kg, sind flach und haben ein einzelnes Solarpanel. Auf der anderen Seite befinden sich ihre vier Kommunikationsantennen. Die ersten Satelliten verwenden nur das Ku-Band, also die Frequenzen, die normalerweise für Satellitenfernsehen verwendet werden. Zukünftig wird die Konstellation auch das Ka-Band durchlaufen, was den Vorteil hat, mit sehr kleinen Antennen von 20 cm Durchmesser empfangen zu werden. Die Kommunikation muss über ein Protokoll erfolgen, das einfacher ist als IPv6 und das auf der ganzen Linie verschlüsselt wird.
Mega-Satellitenkonstellationen bieten keine hohe Internetgeschwindigkeit, bevor Laser eintreffen
Schließlich müssen diese Satelliten miteinander kommunizieren können, um ein Signal von einem Ende des Planeten zum anderen zu übertragen. Sie müssen daher Bodenstationen zum Empfangen eines Signals verwenden, um über die Kanäle des herkömmlichen Internets zu einer anderen Station in der Nähe des Endbenutzers zu gelangen. Das Signal macht dann eine neue Rundreise durch den Weltraum, bevor es die Zielantenne erreicht. Die Infrastruktur und die Latenz sollten riesig sein.
Auf lange Sicht muss die Kommunikation zwischen Satelliten daher per Laser erfolgen. Satelliten werden direkt mit sehr hoher Bandbreite kommunizieren, ohne den Boden zu durchqueren, was die Latenzprobleme erheblich verbessert, aber es werden noch Bodenstationen benötigt, um die Verbindung mit dem herkömmlichen Internet herzustellen.
Für den Antrieb von Satelliten in der Starlink-Konstellation werden Krypton-Hall-Effekt-Motoren verwendet, eine billigere Alternative zu Xenon. Laut SpaceX verfügen diese Satelliten über ein automatisches System zur Vermeidung von Weltraummüll.
Weltraummüll, Himmelsbeobachtung… Die Mega-Satellitenkonstellationen geben Anlass zu großer Sorge
Nachdem Starlink und OneWeb ihre ersten Satelliten gestartet haben, müssen wir die Konsequenzen solcher Projekte untersuchen. Wenn Sie 18.000 Satelliten in die Umlaufbahn bringen, werden die bereits besorgten Menschen möglicherweise auf die Verschmutzung des Weltraums aufmerksam. Offensichtlich denken wir zuerst über das Kollisionsrisiko und ein mögliches Kessler-Syndrom nach. Ein erster Aufprall genügt, um einen Satelliten zu zerstören und eine große Anzahl von Weltraummüll zu erzeugen, der dann eine Gefahr für die verbleibenden Satelliten darstellt. Es ist dann wahrscheinlich, dass eine Kettenreaktion stattfindet. Wir haben bereits einige Unfälle mit Satelliten im Orbit gesehen. Das Verdoppeln oder Verdreifachen ihrer Anzahl erhöht das Kollisionsrisiko.
Um dieses Problem anzugehen, wurden internationale Standards erstellt. Satelliten am Ende ihres Lebens müssen in weniger als 25 Jahren desorbieren. Angesichts ihrer Anzahl ist es entscheidend, dass die von Starlink und OneWeb diese Richtlinien einhalten. Glücklicherweise haben beide Unternehmen solche Ankündigungen gemacht. Satelliten, die das Ende ihres Lebens erreichen, müssen Treibstoffreste verwenden, um ihre Umlaufbahn zu verringern und in der Atmosphäre zu brennen. Idealerweise werden sie weniger als ein Jahr nach dem Ende ihrer Mission zerstört.
Wir können uns immer noch viele Szenarien vorstellen, die die Dinge komplizieren könnten. Was passiert, wenn zum Beispiel der Antrieb des Raumfahrzeugs ausfällt? Auf 18.000 Satelliten kann dies mehrmals vorkommen.
Ein weiteres Problem war für diese Unternehmen nicht unbedingt vorgesehen, nämlich die Lichtverschmutzung. Die ersten 60 Satelliten von Starlink sind am Himmel gut sichtbar. Die Internationale Astronomische Union hat ihre Besorgnis über die Auswirkungen dieser Mega-Satellitenkonstellationen auf astronomische Beobachtungen vom Boden aus zum Ausdruck gebracht. Stellen Sie sich Zehntausende kleiner leuchtender Punkte vor, die sich am Himmel bewegen. Wir wissen auch, dass einige Zugvögel, Frösche oder sogar Robben die Sterne verwenden, um sich zu orientieren.
Die Radioverunreinigung ist ein weiterer Bereich, der Astronomen Sorgen bereitet. Tausende von Satelliten werden kontinuierlich mit Millionen oder Milliarden von Bodenantennen handeln. Radioteleskope haben bereits Schwierigkeiten, die gesamte menschliche Kommunikation zu ignorieren. Wie kann man die kosmischen Phänomene inmitten all dieses Rauschens weiter untersuchen? Starlink scheint bereit zu sein, die notwendigen Schritte zur Lösung des Problems zu unternehmen. Elon Musk kündigte auf Twitter an, dass seine Teams versuchen würden, die Albedo der Satelliten der Konstellation zu verringern, aber es ist nicht sicher, ob dies ausreicht.
Mega-Satellitenkonstellationen werden Milliarden von Menschen Zugang zum Internet verschaffen
Satelliten-Internet kann Anlass zur Sorge geben, aber es ist auch eine große Quelle der Hoffnung. Es gibt immer noch sehr große Ungleichheiten beim Zugang der Menschen zum Internet. Um Glasfaser oder sogar ADSL in entlegene Gegenden der Welt zu bringen, sind Investitionen in die Infrastruktur erforderlich, die sich einige Länder einfach nicht leisten können. Wenn es ihnen gelingt, ausreichend niedrige Preise anzubieten, können mit OneWeb und Starlink drei Milliarden Menschen Verbindungen zum Rest der Welt herstellen.
Dies könnte für einige Internetbereiche wichtige Konsequenzen haben. Beispielsweise könnte das französischsprachige Internet um mehrere Millionen neue Benutzer wachsen. Einige französischsprachige afrikanische Länder gehören zu den am wenigsten vernetzten der Welt. In den am weitesten entwickelten Ländern ist die Landschaft nicht immer gut bedient. Satelliten-Internet könnte dank Starlink oder OneWeb eine zuverlässige und schnelle Möglichkeit sein, auf das Internet zuzugreifen. Das Internet in Flugzeugen wird zur Norm und möglicherweise können globale Pakete abonniert werden, die sowohl in Europa als auch in Südamerika oder in der Mitte des Pazifik funktionieren.
Starlink- und OneWeb-Satellitenkonstellationen könnten innerhalb von ein oder zwei Jahren einsatzbereit sein, aber es wird wahrscheinlich ein Jahrzehnt dauern, bis sie hochgefahren sind. Möglicherweise bieten Amazon, Facebook und andere Unternehmen alternative Dienste an. Dieser Service wird mehr denn je den Alltag der Menschen beflügeln.
Bild von Thales Alenia Space
Quellen
