Obsah:
Video: ✅Не выбрасывай старую Спутниковую Тарелку! 📡 Сделай Сверх-Мощный усилитель 4g, 3g и Wi-Fi 🚀 (Listopad 2024)
Mezi astronomy existuje teorie (nebo možná varovný příběh) zvaný Kesslerův syndrom, pojmenovaný pro astrofyzika NASA, který ji navrhl v roce 1978. V tomto scénáři náhodně udeří orbitální satelit nebo nějaký jiný materiál a rozdělí se na kousky. Tyto kousky se točí kolem Země rychlostí desítek tisíc kilometrů za hodinu a ničí vše, co je v jejich cestě, včetně dalších satelitů. Zahajuje katastrofickou řetězovou reakci, která končí v oblaku milionů kusů nefunkčních vesmírných zbytků, které obíhají po neurčitou dobu.
Taková událost by mohla učinit orbitální letadlo funkčně zbytečným, zničit všechny nové satelity, které jsou do něj vyslány, a případně bránit přístupu k jiným oběžným drahám a dokonce i do celého prostoru.
Když tedy SpaceX podal u FCC žádost o vyslání 4 425 satelitů na nízkou zemskou oběžnou dráhu (LEO), aby poskytl celosvětovou vysokorychlostní internetovou síť, FCC byla přiměřeně znepokojena. Po více než rok společnost odpovídala na dotazy Komise a petice konkurentů, aby žádost zamítla, včetně podání „plánu zmírnění orbitálních zbytků“, aby zmírnily obavy z Kesslerovy apokalypsy. 28. března FCC vyhověl žádosti SpaceX.
Space junk není jediná věc, o kterou se FCC zajímá - a SpaceX není jedinou entitou, která se snaží vybudovat příští generaci satelitních konstelací. Několik společností, nových i starých, využívá nové technologie, vyvíjí nové obchodní plány a žádá FCC o přístup k částem komunikačního spektra, které potřebují k pokrytí Země rychlým a spolehlivým internetem.
Jsou zahrnuta velká jména - od Richarda Bransona po Elon Musk - spolu s velkými penězi. OneWeb společnosti Branson dosud získal 1, 7 miliardy dolarů a prezident SpaceX a COO Gwynne Shotwell odhadli pro tuto společnost cenu 10 miliard dolarů.
Existují samozřejmě velké výzvy a historie, která není pro tyto snahy zcela příznivá. Dobří kluci se pokoušejí překlenout digitální propast v nedostatečně obsluhovaných oblastech, i když špatní herci vklouznou nelegální satelity na projížďky raketami. A to vše se děje, protože (nebo opravdu, protože) poptávka po datech prudce stoupla: V roce 2016 globální internetový provoz překročil 1 sextillion bajtů, podle společnosti Cisco, čímž odstartoval éru zettabyte.
Pokud je cílem poskytnout (dobrý) přístup k internetu tam, kde dříve neexistoval, satelity jsou rozumným způsobem, jak toho dosáhnout. Ve skutečnosti to společnosti dělají po celá desetiletí prostřednictvím velkých geostacionárních (GSO) satelitů, které sedí na velmi vysoké oběžné dráze, upevněné nad určitým bodem na Zemi. Ale kromě několika specializovaných aplikací, včetně sledování nákladu a poskytování internetu vojenským základnám, nebyl tento druh satelitního připojení rychlý, spolehlivý ani dostatečně citlivý na to, aby byl konkurenceschopný s moderním vláknem nebo kabelovým internetem.
Mezi non-GSO patří MEO, kteří operují na oběžné dráze Země - od 1 200 do 22 000 mil nad zemským povrchem, a LEO (do 1 200 mil). Pokud dnes LEO nejsou tak zběsilí, přinejmenším je to většina.
Mezitím předpisy pro negeostacionární satelity jsou desetiletí staré a rozdělené mezi agenturami v USA i mimo něj: NASA, FCC, DOD, FAA a dokonce i Mezinárodní telekomunikační unie OSN mají v této hře kůži.
Z technologického hlediska však existují některé velké výhody. Náklady na vybudování satelitu se snížily
SpaceX Starlink
Na zadní straně této technologie 11 společností podalo přihlášky do stejného „procesního kola“ FCC jako SpaceX, každá z nich se tímto problémem zabývala trochu jinak.
Elon Musk oznámil v roce 2015 program SpaceX Starlink a otevřel divizi společnosti založenou v Seattlu. Tam zaměstnancům řekl: „Chceme revolucionizovat satelitní stránku věcí, stejně jako jsme to udělali s raketovou stránkou věcí.“
V roce 2016 společnost podala přihlášku FCC, která požadovala, aby mezi dnešním rokem a rokem 2021 vzrostlo 1 600 (později sníženo na 800) satelitů, následovaný zbytek před rokem 2024. Tyto létají mezi 1110 km a 1 325 km nad zemí a krouží Země v 83 různých orbitálních rovinách. Souhvězdí, jako skupina
Na zemi zákazníci namontují nový druh terminálu s elektronicky řízenými anténami, které se automaticky připojí ke kterékoli družici, která v současné době nabízí nejlepší signál - podobně jako mobilní telefon vybírá věže. Protože satelity LEO se pohybují vzhledem k Zemi, systém se mezi nimi přepíná každých 10 minut. A protože tam budou tisíce, bude vždy k dispozici nejméně 20, podle Patricie Cooper, viceprezidentky pro satelitní vládní záležitosti pro SpaceX.
Pozemní jednotka by měla být levnější a snáze namontovatelná než tradiční satelitní paraboly, které musí být fyzicky umístěny tak, aby ukazovaly na část oblohy, kde žije příslušný satelit GSO. SpaceX popsal terminál jako velikost krabice na pizzu (ačkoli si nevšiml, jakou velikost pizzy).
K komunikaci dojde
Kromě podání FCC je SpaceX v pořádku
V únoru uvedla společnost SpaceX své první dva prototypy satelitů Starlink. Tintin A a B ve tvaru válců se solárními panely pro křídla jsou zhruba metr na stranu a Musk prostřednictvím Twitteru potvrdil, že úspěšně komunikovali. Pokud budou prototypy nadále fungovat, v roce 2019 se k nim připojí stovky dalších. Jakmile bude systém funkční, SpaceX nahradí vyřazené satelity (a zmírní vesmírné trosky) na průběžném základě tím, že jim dá pokyn, aby snížily své oběžné dráhy, načež padnou na Zemi a spálí se při opětovném spuštění.
The Wayback (Circa 1996)
V 80. letech byl HughesNet inovátorem satelitní technologie. Znáte talíře šedé mísy, které DirecTV připevňuje na vnější straně domů? Ti přišli z HughesNet, který sám pocházel, oběžně, z leteckého průkopníka Howarda Hughese. „Vynalezli jsme technologii, která nám umožňuje poskytovat interaktivní komunikaci přes satelit, “ říká EVP Mike Cook.
V té době vlastnil tehdy Hughes Network Systems DirecTV a provozoval velké geostacionární satelity, které přenášely informace do televizí. Tehdy a nyní společnost také nabízila služby podnikům, jako jsou transakce s kreditními kartami na plynových čerpadlech. Jejím prvním obchodním zákazníkem byl Walmart, který chtěl spojit zaměstnance po celé zemi a svou domácí kancelář v Bentonville.
V polovině 90. let společnost vybudovala hybridní internetový systém s názvem DirecPC: Počítač uživatele podal žádost prostřednictvím telefonického připojení; byl nasměrován na webový server a dokončen pomocí satelitu, který vyslal požadovanou stránku dolů na misku uživatele.
Kolem roku 2000 začal Hughes poskytovat svůj první obousměrný interaktivní systém. Ale udržení nákladů na službu - včetně spotřebního vybavení - dostatečně nízké, aby si ji lidé mohli koupit, bylo výzvou. Za tímto účelem se společnost rozhodla, že potřebuje své vlastní satelity, a v roce 2007 zahájila provoz Spaceway. Přestože se tento satelit stále používá, byl podle Hughese obzvláště důležitý, když vypustil, protože jako první začlenil přepínání paketů na palubě. Jeho kapacita: 10 Gbps.
Mezitím společnost s názvem Viasat utratila asi deset let ve výzkumu a vývoji a poté uvedla na trh svůj první satelit v roce 2008. Satelit s názvem ViaSat-1 začlenil některé nové technologie, například opětovné využití spektra. To umožnilo satelitu zvolit si mezi různými šířkami pásma, aby mohla bez problémů rušit data na Zemi, i když sousedila se stopou paprsku jiného satelitu, a pak znovu použít toto spektrum ve spojení, která nesousedila.
Bylo také rychlejší a silnější. Když se zvýšila, její 140Gbps kapacita byla více než všechny ostatní satelity pokrývající USA dohromady, podle Viasat President Rick Baldridge.
„Trh se satelity byl skutečně lidmi, kteří neměli na výběr, “ říká Baldridge. „Pokud jste nemohli získat nic jiného, byla to technologie poslední instance. V zásadě měla všudypřítomné pokrytí, ale ve skutečnosti ne moc dat. Byla odsunuta na věci, jako jsou transakce na čerpacích stanicích.“
V průběhu let HughesNet (nyní ve vlastnictví EchoStar) a Viasat uváděly rychlejší a rychlejší GSO. Společnost HughesNet uvedla v roce 2012 EchoStar XVII (120 Gbps), v roce 2017 EchoStar XIX (200 Gbps) a v roce 2021 plánuje uvedení EchoStar XXIV na trh, což společnost podle společnosti nabídne spotřebitelům 100 Mbps.
ViaSat-2 vzrostl v roce 2017 a nyní má kapacitu přibližně 260 Gb / s. Pro rok 2020 nebo 2021 jsou plánovány tři různé ViaSat-3, z nichž každý pokrývá jinou část zeměkoule. Viasat řekl, že každý z těchto tří ViaSat-3
"Ve vesmíru máme tolik kapacit, že mění celou dynamiku poskytování tohoto provozu. Neexistuje žádné vlastní omezení, pokud jde o to, co lze poskytnout, " říká DK Sachdev, satelitní a telekomunikační konzultant, který pracuje pro LeoSat, jedna ze společností zahajující konstelaci LEO. "Dnes byly všechny věci, o kterých jsme si mysleli, že jsou pro satelity nevýhodou, jednu po druhé se přesouvají pryč."
Celá tato rychlost nastala, ne náhodou, jako
„Satelitní průmysl je ve velmi dlouhodobém šílenství a přichází na to, jak to půjde od převážně videa k současným a konečně pouze převážně datům, “ říká Ronald van der Breggen, vedoucí oddělení pro dodržování předpisů
Jeden problém zůstává
Zbývá jeden problém: latence. Na rozdíl od celkové rychlosti je latence doba, po kterou informace z vašeho počítače potřebují k dosažení svého cíle a návratu. Řekněme, že kliknete na odkaz na web; tyto informace musí vycestovat (v tomto případě až po satelit a zpět dolů), uvést vaši žádost a vrátit stránku.
Jak dlouho trvá stahování webu, závisí na tom, jak velká kapacita připojení má. Jak dlouho trvá spuštění serveru ping a jeho spuštění, je latence. Obvykle se měří v milisekundách - ne něco, co byste si všimli, když čtete PCMag.com, ale velmi frustrující, když hrajete Fortnite a vaše herní zpoždění.
Latence na vláknovém systému se liší v závislosti na vzdálenosti, ale obvykle je to několik mikrosekund na kilometr. Podle Baldridge je latence, když vysíláte požadavek na družici GSO, v sousedství celkem 700 ms - světlo cestuje rychleji ve vakuu vesmíru než v optických vláknech, ale tyto druhy satelitů jsou daleko a jen vyžaduje čas. Kromě hraní je to problém i pro videokonference, finanční transakce a akciový trh, kontrolu internetu nad věcmi a další aplikace závislé na
O tom, jak velká je latence problému, lze však diskutovat. Velká část šířky pásma používaná po celém světě je pro video; jakmile je video spuštěno a správně uloženo do vyrovnávací paměti, zpoždění se stane problémem a propustnost je důležitější. Není divu, že Viasat a HughesNet mají tendenci minimalizovat význam latence pro většinu aplikací, i když obě se snaží minimalizovat to ve svých systémech. (HughesNet používá algoritmus k upřednostnění provozu na základě toho, co uživatelé hledají pro optimalizaci doručování dat; Viasat oznámil konstelaci MEO, která doplní její stávající satelity, což by mělo snížit latenci a vyplnit oblasti pokrytí, včetně těch ve velké šířce, kde mají rovníkové GSO těžko dosáhnout.)
„Na nasazení tohoto objemu jsme se opravdu zaměřili na vysoký objem a velmi, velmi nízké kapitálové náklady, “ říká Baldridge. "Je latence stejně důležitá jako ostatní funkce pro trh, který podporujeme?"
Jde ale o to; satelit LEO je stále mnohem blíže k uživatelům. Společnosti jako SpaceX a LeoSat tedy zvolily tuto cestu se svými souhvězdími menších, bližších satelitů a očekávaly latenci 20 až 30 milisekund.
"Je to kompromis, protože protože jsou na nižší oběžné dráze, získáte nižší latenci ze systému LEO, ale v systému máte složitější, " říká Cook. "Musíte mít alespoň stovky satelitů, abyste mohli dokončit."
Dvě epizody před tím stojí za pochopení. Na začátku 90. let Bill Gates a několik partnerů investovali do projektu s názvem Teledesic. To mělo používat souhvězdí 840 (později redukovaný na 288) LEO satelitů poskytovat širokopásmovou síť do regionů, které si nemohly dovolit nebo by nikdy neviděly optická spojení. Její zakladatelé hovořili o řešení problému latence a v roce 1994 požádali FCC o využití spektra Ka-band. (Zní povědomě?)
V roce 2003 Teledesic snědl odhadovaných 9 miliard dolarů, než to selhalo.
„Tento nápad nefungoval, ale nyní se to zdá být proveditelné, “ říká Larry Press, profesor informačních systémů na Kalifornské státní univerzitě Dominguez Hills, který sleduje systémy LEO od doby, kdy byl Teledesic nový. "Tech tam nebyl dlouhý úder."
Mooreův zákon a zkrácení technologie baterií, senzorů a procesorů z mobilních telefonů daly konstelacím LEO druhou šanci. Zvýšená poptávka způsobuje, že ekonomika vypadá vzrušující. Ale zatímco Teledesic sága hrála, další průmysl se učil několik důležitých lekcí o spouštění komunikačních systémů do vesmíru. Na konci 90. let Iridium, Globalstar a Orbcomm společně vypustily do LEO více než 100 satelitů za účelem pokrytí mobilním telefonem.
"Abych získal celou souhvězdí, tam je."
Všechny tři společnosti rychle upadly do bankrotu. A zatímco každý z nich se znovu objevil a nabídl menší rozsah služeb pro specifické aplikace, jako jsou nouzové majáky a sledování nákladu, žádný z nich nedokázal nahradit službu mobilních telefonů založenou na věži. (V posledních několika letech se společnost SpaceX uzavřela se smlouvou na vypuštění družic pro Iridium.)
„Tento film jsme už někdy viděli, “ říká Manchester. "Nevidím nic, co by se neodmyslitelně týkalo současné situace."
Konkurence
SpaceX a dalších 11 společností (a jejich investoři) sázejí jinak. OneWeb uvádí letos satelity, přičemž služba by měla začít příští rok, a v letech 2021 a 2023 přidat několik dalších souhvězdí s konečným cílem 1 000 terabitů do roku 2025. O3b, nyní dceřiná společnost SAS, má souhvězdí 16 satelitů MEO to funguje již několik let. Telesat již provozuje satelity GSO, ale plánuje systém LEO pro rok 2021, který bude zahrnovat optické propojení s 30ms-50ms latencí.
Upstart Astranis má také satelit na geosynchronní oběžné dráze a v příštích několika letech umístí více; Ačkoli to neřeší problém latence, společnost se snaží drasticky snížit náklady tím, že pracuje s místními poskytovateli internetových služeb a buduje menší a mnohem levnější satelity.
Pátrání po rychlejším satelitním internetu se do značné míry spoléhalo na budování větších a rychlejších satelitů, které mohou nést více dat, říká van der Breggen. Říká tomu „dýmka“: čím větší je dýmka, tím více může internet splynout. Společnosti jako je on však hledají nové oblasti, které by zlepšily změnou celého systému.
„Představte si nejmenší typ sítě - dva směrovače Cisco a drát mezi nimi, “ říká van der Breggen. "To, co dělají všichni na satelitech, je soustředit se na drát mezi těmito dvěma krabicemi… přinášíme celou sadu tří do vesmíru."
Abychom pochopili, jak to funguje, je užitečné myslet na internet jako na věc se skutečnou fyzickou přítomností. Nejedná se pouze o data; je to místo, kde tato data žijí a jak se pohybuje. Není to jen uloženo na jednom místě; Existují servery po celém světě, které jej drží, a když k němu přistupujete, váš počítač ho vezme od nejbližšího, který náhodou má to, co hledáte. Kde je to důležité. Jak daleko je to důležité. Světlo (aka informace) cestuje rychleji ve vesmíru než v vlákně, téměř o polovinu. A když odrazíte toto vláknové spojení kolem tváře planety, musí se vydat po okružní trase z uzlu do uzlu s objížďkami kolem hor a kontinentů. Ukončí se mnohem déle, když je zdroj dat daleko od spotřebitele, i když připočítáte několik tisíc kilometrů svislé vzdálenosti, kterou přidává signál s mezerou.
Stejně jako to, co popisuje van der Breggen, lze na celé odvětví pohlížet jako na vývoj směrem k rozvoji distribuované sítě, která není na rozdíl od samotného internetu, jen ve vesmíru. Latence i celková rychlost jsou ve hře.
Zatímco technologie jedné společnosti by se mohla ukázat jako nejvyšší, nejedná se pouze o hru s nulovým součtem. Mnoho z těchto společností se zaměřuje na různé trhy a dokonce si navzájem pomáhají proniknout na trhy, na kterých jsou. Pro některé to jsou lodě, letadla nebo vojenské základny; pro ostatní jsou to venkovští spotřebitelé nebo rozvojové země. Společnosti však nakonec sdílejí cíl: přivést internet tam, kde není, nebo kde je nedostatečný, a učinit tak za cenu, která je dostatečně nízká, aby udržela svůj obchodní model.
"Náš názor je, že to ve skutečnosti není konkurenční technologie. Věříme, že v určitém smyslu je potřeba jak LEO, tak GEO."
HughesNet se skutečně spojil s OneWeb, aby poskytl technologii brány, která řídí provoz a propojuje systém s internetem.
Možná jste si všimli, že navrhovaná konstelace LeoSatu je menší než SpaceX téměř o faktor 10. To je v pořádku, říká van der Breggen, protože LeoSat má v úmyslu sloužit podnikovým a vládním klientům, a proto musí osvětlit jen několik specifických oblastí. O3b prodává internet výletním lodím, včetně Royal Caribbean, a pracuje s telekomunikacemi v Americké Samoa a na Šalamounových ostrovech, kde kabelové připojení není dostatečné.
Malý start z Toronta nazvaný Kepler Communications používá malé CubeSats (kolem velikosti bochníku chleba) k poskytování dat „tolerantních ke zpoždění“ - 5 GB nebo více dat za 10 minut, s důrazem na polární průzkum, vědy, průmyslu a cestovního ruchu. Podle Baldridge je jednou z největších růstových oblastí Viasat poskytování internetu komerčním leteckým společnostem; inkeded obchody s United, JetBlue a American, stejně jako Qantas, SAS a další.
Jak tedy tento podnikový první ziskový model překlenuje „digitální propast“ a poskytuje internet rozvojovým zemím a nedostatečně obsluhovaným komunitám, které za to nemusí být schopny platit tolik? Týká se to tvaru systému. Protože se jednotlivé satelity pohybují, musí být konstelace LEO rovnoměrně rozložena po celé Zemi. Ti, kteří prošli z dohledu, obývají jinou část oblohy a jsou dočasně potopení.
"Myslím, že budou mít velmi odlišné ceny za připojení v různých zemích, a to jim umožní, aby byla dostupná na jednom místě, i když by to mohlo být velmi špatné místo, " říká Press. "Jakmile bude satelitní souhvězdí tam, je to fixní cena, a pokud je satelit nad Kubou a nikdo ji nepoužívá, pak je jakýkoli příjem, který mohou dostat z Kuby, pozitivní, je zdarma."
Kdekoli to může ležet, tento spotřebitelský trh může být nejtěžší využít. Ve skutečnosti většina z dosavadních úspěchů tohoto odvětví poskytuje vládám a podnikům drahý internet. Ale SpaceX a OneWeb mají v rámci svých podnikatelských plánů vize tance zákazníků z domácnosti.
Pro přístup na tento trh bude důležité uživatelské rozhraní, zdůrazňuje Sachdev. Musíte zakrýt Zemi systémem, který se snadno používá, je efektivní a nákladově efektivní. „Samotné krytí není dostatečné, “ říká Sachdev. "To, co potřebujete, je dostatečné množství kapacity, ale dříve, schopnost mít spotřební vybavení, které je dostupné."
Kdo je vlastně Charge?
Dvěma velkými otázkami, které musel SpaceX pro FCC řešit, bylo to, jak by sdílelo spektrum s existující (a budoucí) satelitní komunikací a jak by zmírnilo nebo zabránilo vesmírným zbytkům. První otázka spadá do kompetence FCC, ale druhá se zdá být vhodnější pro NASA nebo DOD. Oba sledují orbitální objekty, které pomáhají předcházet kolizím, ale žádný z nich není regulačním orgánem.
"Ve skutečnosti to není."
Tento problém je ještě komplikovanější, protože satelity LEO procházejí mnoha zeměmi. Mezinárodní telekomunikační unie plní roli poněkud jako FCC, přiděluje spektra, ale pro provozování v zemi musí společnost získat povolení od této země. Důležité je, že se mění v závislosti na tom, kde se nacházíte, takže pokud se váš satelit pohybuje stejně jako satelity LEO, je lepší upravit jeho komunikační spektrum.
"Opravdu chcete, aby SpaceX měl monopol na konektivitu v dané oblasti?" říká Press. „Musí být regulovány a kdo je může regulovat? Jsou nadnárodní. FCC nemá jurisdikci v jiných zemích.“
To však neznamená, že FCC je bezzubý. Koncem loňského roku bylo malému startu Silicon Valley s názvem Swarm Technologies odepřeno povolení ke spuštění čtyř prototypů komunikačních satelitů LEO, z nichž každý byl menší než kniha o vázané knize. Primární námitka FCC byla, že malé satelity mohou být příliš obtížné sledovat, a tak být nepředvídatelné a nebezpečné.
- Potřebujete snímky ze Země? Nanosatelitové planety Pokryli jste snímky Země? Jste na planetě nanosatelitů
- Hackeři se snaží infikovat počítače, které ovládají satelity Hackeři se snaží infikovat počítače, které ovládají satelity
- US Air Force vybírá SpaceX pro zahájení satelitů pro rok 2020 US Air Force vybírá SpaceX pro spuštění satelitů pro rok 2020
Swarm je stejně poslal. Spouštěcí společnost v Seattlu je poslala do Indie, kde narazili na raketu nesoucí desítky větších satelitů, informoval IEEE Spectrum. FCC to zjistil a nyní Swarmova žádost o čtyři větší satelity zůstává v limbu a společnost pracuje v tajnosti.
Pro další nové společnosti se satelitním internetem a ty staré, které se učí nové triky, budou klíčové příští čtyři až osm let - určení, zda je zde poptávka a technologie, nebo zda uvidíme opakování Teledesic a Iridium. Ale co se stane poté? Mars, podle Muska, řekl, že jeho cílem je použít Starlink k zajištění příjmů pro průzkum na Marsu a také jako zkušební provoz.
„Stejný systém bychom mohli využít k tomu, abychom se postavili na souhvězdí na Marsu, “ řekl svým zaměstnancům. "Mars bude také potřebovat globální komunikační systém a neexistuje optická vlákna ani dráty ani nic."
