Спутниковые мега-созвездия : большие возможности и большие заботы
— Новости от 6 июня 2019 года —
В последние месяцы ракета «Союз» и Falcon 9 вывели на орбиту первые спутники двух огромных созвездий, OneWeb и Starlink, которые участвуют в создании спутниковых интернет-сервисов. К ним скоро присоединятся Amazon и, возможно, другие компании. Вместе эти созвездия могут объединить до 18 000 спутников. Это более чем в десять раз больше спутников, работающих в настоящее время, и вдвое больше спутников, запущенных после запуска спутника.
Инвестиции огромны, потенциальный оборот также
Такие амбиции требуют значительных усилий. По оценкам SpaceX, установка их сервиса обойдется им в 10 миллиардов долларов. OneWeb уже привлек 3 миллиарда долларов от крупных телекоммуникационных компаний. Эти огромные инвестиции оправдываются прибылью, которую эти компании надеются получить.
Создавая настоящий глобальный Интернет, эти компании надеются охватить более 3 миллиардов человек, которые еще не имеют доступа к Интернету. Даже если они берут всего несколько евро в месяц, это принесет невероятный доход. SpaceX хочет использовать этот оборот, чтобы конкретизировать колонизацию планеты Марс. Технологическая и коммерческая битва, которая только что началась, может иметь последствия далеко за пределами голубой планеты.
Спутниковые мега-созвездия, наконец, принесут интернет повсюду на Земле
Спутниковый интернет был создан очень давно. Если у вас есть спутниковая антенна и соответствующий пакет, спутник на геостационарной орбите даст вам немного пропускной способности. Эти пакеты часто закрываются и рассматриваются как последнее средство. Если в вашем регионе нет ни оптоволокна, ни ADSL, попробуйте этот метод. Во Франции вас, вероятно, будет обслуживать спутник созвездия Eutelsat или ASTRA, независимо от вашего оператора. Тем не менее, будьте готовы к большим счетам, высокой задержке и не всегда очень стабильному обслуживанию. Сателлиты, которые подают эти предложения, имеют и другие услуги. Они резервируют большую часть своей пропускной способности на спутниковом телевидении и множестве других услуг.
Созвездия SpaceX и OneWeb были разработаны с использованием Интернета в качестве основного использования, которое включает в себя совершенно разные спутники, орбиты и средства связи. Эти спутники не размещены на геостационарной орбите, и они отказываются от идеи единственного спутника в несколько тонн, который питает весь континент. Эти новые спутниковые группировки делают выбор в развертывании очень большого числа малых спутников, расположенных на низкой орбите.
Их количество должно позволять предоставлять интернет широкой публике на высокой скорости и в любое время. Они рассчитаны на работу на высоте от 500 до 1500 км, что делит время доступа на 70 по сравнению со спутником на геостационарной орбите. Это не может конкурировать с волокном с точки зрения задержки, но это все еще огромное улучшение.
Starlink с 12 000 спутников станет крупнейшим спутниковым мега-созвездием
SpaceX идет дальше, чем любой из его конкурентов, запрашивая разрешения на запуск 12 000 спутников для запуска созвездия Starlink. SpaceX также делает большинство запусков. 24 мая 2019 года одна орбита «Сокол-9» выведет на орбиту 60 спутников. Таким образом, услуга может начать продаваться только после шести других выстрелов.
Несмотря на свои небольшие размеры, спутники, представленные для Starlink, являются технологическими драгоценностями. Они весят 227 кг, являются плоскими и имеют одну солнечную панель. На другой стороне расположены их четыре антенны связи. Первые спутники используют только полосу Ku, то есть частоты, которые обычно используются для спутникового телевидения. В будущем созвездие также будет проходить через полосу Ka, которая имеет преимущество в том, что ее можно принимать с очень маленькими антеннами диаметром 20 см. Связь должна проходить по протоколу, более простому, чем IPv6, и будет шифроваться по всей линии.
Спутниковые мега-созвездия не обеспечат высокую скорость интернета … до появления лазеров
Наконец, эти спутники должны иметь возможность связываться друг с другом для передачи сигнала с одного конца планеты на другой. Поэтому они должны использовать наземные станции для приема сигнала, чтобы перемещаться по каналам обычного Интернета на другую станцию, близкую к конечному пользователю. Затем сигнал совершит новый круговой обход в пространстве, прежде чем достигнет целевой антенны. Инфраструктура и время ожидания должны быть огромными.
Поэтому в долгосрочной перспективе межспутниковая связь должна осуществляться с помощью лазера. Спутники будут общаться напрямую в очень высокой полосе пропускания, не проходя через землю, что значительно улучшит проблемы с задержкой, но для связи с обычным Интернетом все равно потребуются наземные станции
Движение спутников в созвездии Starlink использует двигатели с эффектом Криптона-Холла, более дешевую альтернативу ксенону. SpaceX говорит, что эти спутники будут иметь автоматическую систему предотвращения космического мусора.
Космический мусор, наблюдение за небом … Мега-созвездия спутников вызывают много вопросов
Теперь, когда Starlink и OneWeb запустили свои первые спутники, нам нужно изучить последствия таких проектов. Размещение 18 000 спутников на орбите может предупредить тех, кто уже обеспокоен загрязнением космоса. Очевидно, мы сначала думаем о риске столкновения и возможном синдроме Кесслера. Первого удара достаточно, чтобы уничтожить спутник и создать большое количество космического мусора, который затем становится опасным для оставшихся спутников. Тогда может произойти цепная реакция. Мы уже видели несколько аварий со спутниками, которые в настоящее время находятся на орбите. Удвоение или утроение их числа увеличивает риск столкновения.
Для решения этой проблемы были созданы международные стандарты. Спутники в конце своей жизни должны десорбироваться менее чем за 25 лет. Учитывая их количество, крайне важно, чтобы сотрудники Starlink и OneWeb соблюдали эти рекомендации. К счастью, обе компании сделали такие объявления. Спутники, которые достигают конца своей жизни, должны использовать все, что осталось от ракетного топлива, чтобы снизить их орбиту и сгореть в атмосфере. В идеале они будут уничтожены менее чем через год после окончания их миссии.
Мы все еще можем представить множество сценариев, которые могут усложнить ситуацию. Что произойдет, если, например, движущая сила космического корабля сломается? На 18 000 спутников это может случиться не раз.
Этим компаниям не обязательно предвидится еще одна проблема — световое загрязнение. Первые 60 спутников Starlink очень хорошо видны в небе. Международный астрономический союз выразил обеспокоенность по поводу влияния этих спутниковых мега-созвездий на астрономические наблюдения, сделанные с Земли. Представьте себе десятки тысяч маленьких светящихся точек, движущихся в небе. Мы также знаем, что некоторые перелетные птицы, лягушки или даже тюлени используют звезды, чтобы ориентироваться.
Радио загрязнение — еще одна область беспокойства для астрономов. Тысячи спутников будут непрерывно торговать с миллионами или миллиардами наземных антенн. Радиотелескопы уже испытывают трудности в игнорировании всех человеческих коммуникаций, как продолжить изучение космических явлений среди всего этого шума? Starlink, похоже, готов предпринять необходимые шаги для решения проблемы. Элон Маск объявил в Твиттере, что его команды попытаются уменьшить альбедо спутников созвездия, но он не уверен, что этого достаточно.
Спутниковые мега-созвездия обеспечат доступ в Интернет миллиардам людей
Спутниковый интернет может вызвать беспокойство, но это также большой источник надежды. В доступе людей к Интернету по-прежнему существует очень большое неравенство. Для доставки оптоволокна или даже ADSL в отдаленные уголки мира требуются инвестиции в инфраструктуру, которую некоторые страны просто не могут себе позволить. Если им удастся предложить достаточно низкие цены, OneWeb и Starlink могут позволить 3 миллиардам человек подключиться к остальной части планеты.
Это может иметь важные последствия для некоторых интернет-пространств. Например, франкоязычный интернет может вырасти на несколько миллионов новых пользователей. Некоторые франкоязычные африканские страны являются одними из наименее хорошо связанных в мире. В большинстве развитых стран сельская местность не всегда хорошо обслуживается. Спутниковый Интернет может быть надежным и быстрым способом доступа в Интернет благодаря Starlink или OneWeb. Интернет в самолетах станет нормой, и, возможно, можно будет подписаться на глобальные пакеты, которые работают также в Европе, как в Южной Америке или в середине Тихого океана.
Спутниковые группировки Starlink и OneWeb могут начать функционировать в течение года или двух, но, вероятно, им потребуется десятилетие, чтобы их увеличить. Amazon, Facebook и другие компании могут предложить альтернативные услуги. Более чем когда-либо, эта услуга позволит войти в пространство в повседневной жизни людей.
Изображение Thales Alenia Space
источники
