Проект Starlink: как будет работать спутниковый интернет SpaceX?

Проект Starlink: как будет работать спутниковый интернет SpaceX?
  • 19.11.18
  • 0
  • 332
  • фон:

На протяжении многих лет Илон Маск говорил о своих планах по обеспечению широкополосного доступа в Интернет для мира, используя констелляцию (или созвездие) спутников. Констелляция Starlink первоначально планировали собирать из 12 000 недорогих спутников, обеспечивающих терабитное интернет-соединение. Первая партия этих спутников будет запущена в июне 2019 года, а полная сеть будет развернута в середине 2020-х. Хотя наброски плана были известны уже давно, Маск и компания, которая была основана им, чтобы вдохнуть жизнь в освоение космоса, не спешили делиться подробностями. Марк Хэдли, профессор Университетского колледжа Лондона, создал модель, которая покажет миру, на что будет похож Starlink в итоге.

Хэдли, профессор сетевых систем из отделения компьютерных наук, использовал трехмерный игровой движок для создания модели Starlink. Он также включил информацию из публичных заявок FCC от SpaceX, а также опирался на свои знания о том, как функционируют компьютерные сети.

Как пояснил Хэдли в недавнем интервью в Digital Trends:

«Я уже писал сетевые модели прежде, но я обычно не пишу их на игровом движке. Но в этом случае способность визуализировать движение констелляции имеет решающее значение для понимания происходящего. Все гораздо понятнее, когда вы это видите. При низком уровне детализации этих симуляций проблема в основном представляет собой проблему 3D-геометрии, а игровой движок очень хорошо подходит для изучения таких проблем».

В ноябре 2016 года SpaceX подала заявку в FCC на получение лицензии на управление констелляцией негеостационарных спутников (НГС). Согласно заявке, план состоял в том, чтобы первоначально разместить 4425 спутников на орбитах от 1100 до 1300 км (680 и 800 миль). С тех пор SpaceX отмечала, что развернет первые 1600 спутников на высоте 550 километров, дабы избежать проблемы с накоплением космического мусора.

Согласно Интернет-индексу объектов, запускаемых в космическое пространство (OSOidx), который ведется Управлением Организации Объединенных Наций по вопросам космического пространства, в настоящее время на орбите Земли находится 4857 спутников. Согласно первоначальному плану SpaceX, развертывание Starlink почти утроило бы это число, в то время как текущий план должен его удвоить.

Согласно плану Маска, Starlink будет отправлять сообщения через серию наземных станций, которые будут передавать информацию через радиоволны на спутники над ними. Эти спутники затем будут передавать сообщения с использованием лазеров, которые будут направлены на место над пунктом получения, и данные затем будут передаваться вниз на нужную станцию с использованием радиоволн.

Учитывая амбициозную природу проекта и его технологии, Хэдли был одновременно заинтригован и озадачен тем, как будет работать такая спутниковая сеть. Например, он задался вопросом, можно ли подключить тысячи спутников на низкой околоземной орбите к системе, которая позволит интернет-трафику выбирать наиболее прямые пути. Кроме того, спутники должны быть организованы таким образом, чтобы минимизировать вероятность столкновений.

Хэдли также заинтересовался пропускной способностью сети, в частности, тем, как ее можно было бы сравнить с более традиционной высокоскоростной технологией передачи через оптоволокно. В теории, Starlink позволит отправлять сообщения в два раза быстрее, чем через оптические волокна, потому что скорость сигнала при передаче через стекло в два раза меньше, чем через пространство.

Согласно моделям Хэдли, есть только один способ организовать это множество спутников, чтобы минимизировать столкновения и максимизировать передачу данных, поэтому он уверен, что его модель соответствует планируемой модели SpaceX. Тем не менее, он также указывает, что будет и ряд проблем:

«В целом, я думаю, концепция вполне реализуема. Но сложная, и SpaceX одновременно упирается в грани возможного технологий на нескольких фронтах одновременно. Их использование беспроводных соединений с фазированной решеткой для управления узкими лучами должно быть безупречным, на грани возможного. Технология вполне известна, но ее применение в их условиях будет очень непростым. Использование лазерных соединений в свободном космосе между спутников — относительно неизвестная технология. Европейское космическое агентство ранее демонстрировало возможность такого, но SpaceX придется отслеживать множество целей одновременно и достигать более высоких скоростей передачи данных. Я уверен, что это можно сделать, но может потребоваться некоторое время для отладки».

Хэдли не один пытается осознать масштабы создания и обслуживания констелляции вроде Starlink. Как минимум, стоимость запуска одного спутника обойдется в десятки миллионов долларов, а стоимость обслуживания будет огромной из расчета на один спутник. Каждый спутник Starlink будет, вероятно, существовать несколько лет на орбите, поэтому SpaceX придется регулярно запускать новые спутники.

Хью Льюис, профессор Университета Саутгемптона, отметил недавно, что «для обслуживания даже 4425 спутников придется запускать столько же каждые пять лет».

Но существование такой констелляции также означает глобальное покрытие. Доступ будет возможен из отдаленных деревень, морских судов и других мест, где традиционной инфраструктуры не существует. Моделирование также показывает, что будет больше спутников и лучше покрытие на широтах между 47° и 52° севера и юга, где по странному совпадению располагаются некоторые крупнейшие мировые торговые центры.

Не только SpaceX будет развивать космический интернет. Телекоммуникационные и аэрокосмические гиганты вроде Samsung и Boeing также отправляют спутники на орбиту, в то время как Google и Facebook преследуют свои собственные планы по использованию космического интернета. Канадская телекоммуникационная компания Telesat также разрабатывает глобальную констелляцию интернет-спутников, известную как Telesat LEO.

Эти и другие поставщики услуг будут стремиться удовлетворить растущий рост на высокоскоростной доступ в Интернет, который, как ожидается, удвоится к 2020 году. В этом же году количество устройств, подключенных к IP-сетям, как ожидается, превысит численность населения в мире в три раза — это более 20 миллиардов устройств.

Хотя обеспечить мир космическим интернетом будет сложно, Маск никогда не чурался браться за сложные задачи. В конце концов, Starlink похоже на любое другое предприятие, за которое брался Маск, вроде разработки коммерчески жизнеспособных электромобилей, многоразовых ракет и космических кораблей, способных перевозить пассажиров на Марс. Кто знает? Возможно, Starlink обеспечит Маску дополнительный поток доходов, которые помогут финансировать строительство марсианской базы.

Источник