Wyjaśniono: Zrozumienie kosmicznego Internetu

SpaceX wystrzelił 60 satelitów na orbitę w zeszłym tygodniu i będzie to robić, dopóki nie znajdzie się na swoim miejscu konstelacja o sile 12.000. Za dwa lata ma nadzieję dostarczać non-stop, tani Internet na całym świecie.

Rakieta SpaceX Falcon 9 z 60 mini satelitami wystartowała 11 listopada (AP Photo)

tenSpaceX, wiodąca na świecie prywatna firma zajmująca się technologią kosmiczną, w zeszłym tygodniu wystrzeliła na orbitę spray 60 satelitów, pierwszą operacyjną partię tego, co ma ostatecznie ewoluować w konstelację prawie 12 000 satelitów, których celem jest zapewnienie taniego i niezawodnego kosmosu. oparte na usługach internetowych na świecie. Sieć Starlink, jak nazywa się projekt, jest jednym z kilku trwających wysiłków na rzecz rozpoczęcia przesyłania sygnałów danych z kosmosu, a także najbardziej ambitnym.

Pierwsza partia satelitów Starlink – również licząca 60 i podobna w konfiguracji do satelitów wystrzelonych 11 listopada – ruszyła 24 maja, ale nie będą one częścią sieci. SpaceX ogłosiło konstelację satelitów internetowych w styczniu 2015 roku i wystrzeliło dwa satelity testowe w lutym 2018 roku. Po wystrzeleniu w zeszłym tygodniu firma umieściła na orbicie 122 satelity.

W październiku SpaceX wydawał się gotowy do zwiększenia swoich ambicji, informując Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) w dokumentach składanych przez Federalną Komisję Łączności Stanów Zjednoczonych (FCC), że zamierza rozmieścić kolejne 30 000 satelitów Starlink na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO). lat.

ITU jest wyspecjalizowaną agencją ONZ ds. technologii informacyjnych i komunikacyjnych, zrzeszającą 193 państwa członkowskie, około 900 firm, uniwersytety oraz organizacje międzynarodowe i regionalne. FCC jest ustawowym regulatorem komunikacji w Stanach Zjednoczonych.

Dlaczego konieczne jest wystrzelenie satelitów w celu świadczenia usług internetowych?

Ma to głównie na celu zapewnienie, że niezawodne i nieprzerwane usługi internetowe – obecnie część podstawowej infrastruktury ludzkości i ważny sposób dostarczania szerokiej gamy usług publicznych dla narodów świata – są powszechnie dostępne w każdej części globu.

Obecnie około 4 miliardów ludzi, czyli ponad połowa światowej populacji, nie ma dostępu do niezawodnych sieci internetowych. A to dlatego, że tradycyjne sposoby dostarczania Internetu — kable światłowodowe lub sieci bezprzewodowe — nie mogą zabierać go wszędzie na Ziemi. W wielu odległych obszarach lub miejscach o trudnym terenie rozstawianie kabli lub ruchomych wież jest niewykonalne lub nieopłacalne.

Sygnały z satelitów w kosmosie mogą łatwo pokonać tę przeszkodę.

Ile lat ma ten pomysł na kosmiczny Internet?

Systemy internetowe w przestrzeni kosmicznej są w rzeczywistości używane od kilku lat — ale tylko dla niewielkiej liczby użytkowników. Ponadto większość istniejących systemów wykorzystuje satelity na orbicie geostacjonarnej. Orbita ta znajduje się na wysokości 35 786 km nad powierzchnią Ziemi, bezpośrednio nad równikiem. Satelity na tej orbicie poruszają się z prędkością około 11 000 km na godzinę i wykonują jeden obrót Ziemi w tym samym czasie, w którym Ziemia obraca się raz wokół własnej osi. Dlatego obserwatorowi na ziemi satelita na orbicie geostacjonarnej wydaje się nieruchomy.

Jak więc pomoże umieszczenie satelitów na niższych orbitach?

Dużą zaletą przesyłania sygnałów z orbity geostacjonarnej jest to, że satelita może pokryć bardzo dużą część Ziemi. Sygnały z jednego satelity mogą objąć mniej więcej jedną trzecią planety — a od trzech do czterech satelitów wystarczyłoby na pokrycie całej Ziemi. Ponadto, ponieważ wydają się nieruchome, łatwiej jest się z nimi połączyć.

Jednak satelity na orbicie geostacjonarnej mają również poważną wadę. Internet polega na przesyłaniu danych w (prawie) czasie rzeczywistym. Istnieje jednak opóźnienie — zwane opóźnieniem — między użytkownikiem poszukującym danych a serwerem wysyłającym te dane. A ponieważ transfery danych nie mogą odbywać się szybciej niż prędkość światła (w rzeczywistości odbywają się one ze znacznie mniejszymi prędkościami), im dłuższa odległość, którą trzeba pokonać, tym większe jest opóźnienie, czyli opóźnienie.

W sieciach kosmicznych żądania danych są przesyłane od użytkownika do satelity, a następnie kierowane do naziemnych centrów danych. Wyniki następnie przechodzą tę samą podróż w odwrotnym kierunku. Taka transmisja z satelity na orbicie geostacjonarnej ma opóźnienie około 600 milisekund. Satelita na niższej orbicie, 200-2000 km od powierzchni Ziemi, może skrócić opóźnienie do 20-30 milisekund, czyli mniej więcej tyle, ile zajmuje systemom naziemnym przesyłanie danych.

LEO rozciąga się do 2000 km nad powierzchnią Ziemi. Satelity Starlink — 12 000, na które SpaceX ma pozwolenie, a także pozostałe 30 000, które chce wystrzelić — zostaną rozmieszczone w paśmie wysokości od 350 km do 1200 km.

Ale niższe orbity mają swój własny problem.

Ze względu na mniejszą wysokość ich sygnały obejmują stosunkowo niewielki obszar. W rezultacie potrzeba znacznie więcej satelitów, aby dotrzeć do sygnałów do każdej części planety.

Ponadto satelity na tych orbitach poruszają się z prędkością ponad dwukrotnie większą niż satelity na orbicie geostacjonarnej — około 27 000 km na godzinę — aby zrównoważyć skutki grawitacji. Zazwyczaj okrążają Ziemię raz na kilka godzin. Aby zrekompensować fakt, że nie można ich zobaczyć z lokalizacji naziemnej dłużej niż kilka minut, w sieci potrzeba znacznie więcej satelitów, aby nie było przerw w transmisji danych. To jest powód, dla którego sieć Starlink mówi o 42 000 satelitów.

Do kiedy Starlink będzie mógł świadczyć usługi internetowe w przestrzeni kosmicznej?

Starlink zamierza uruchomić usługi w północnych Stanach Zjednoczonych i Kanadzie w 2020 roku, a do 2021 roku objąć cały świat. Obecny plan zakłada rozmieszczenie satelitów w dwóch konstelacjach około 4400 i 7500. Wystrzelenia — 60 satelitów na raz — będą odbywać się teraz w częstych odstępach czasu. SpaceX twierdzi, że może uruchomić usługi na małą skalę, gdy do sieci dołączy 400 satelitów.

Kilka innych prywatnych firm również planuje usługi internetowe w przestrzeni kosmicznej. Należą do nich Amazon, OneWeb i O3B (podobno nazwane od „Innych trzech miliardów”), z których każdy obejmuje duże konstelacje satelitów na dolnej i środkowej orbicie Ziemi – ale te projekty są bardzo małe w porównaniu do Starlink.

Oczekuje się, że po uruchomieniu kosmiczne sieci internetowe zmienią oblicze Internetu. Oczekuje się, że usługi, takie jak autonomiczna jazda samochodem, zostaną zrewolucjonizowane, a Internet rzeczy (IoT) można zintegrować z praktycznie każdym gospodarstwem domowym, zarówno miejskim, jak i wiejskim.

Czy jest jakiś minus tej projekcji?

Zgłoszono trzy problemy — zwiększone kosmiczne śmieci, zwiększone ryzyko kolizji i obawy astronomów, że te konstelacje kosmicznych satelitów internetowych utrudnią obserwację innych obiektów kosmicznych i wykrywanie ich sygnałów.

Aby spojrzeć z innej perspektywy, obecnie jest mniej niż 2000 satelitów operacyjnych, a mniej niż 9000 satelitów zostało wystrzelonych w kosmos od początku ery kosmicznej w 1957 roku. Większość satelitów operacyjnych znajduje się na niższych orbitach. 2 września br. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) po raz pierwszy w historii musiała wykonać manewr unikania kolizji, aby uchronić jeden ze swoich aktywnych satelitów przed zderzeniem z megakonstelacją.

Astronomowie i naukowcy skarżyli się również na zwiększone zanieczyszczenie światłem, co jest odniesieniem do światła odbitego od stworzonych przez człowieka satelitów, które może zakłócać – i być mylone – ze światłem pochodzącym z innych ciał niebieskich.

Przeczytaj także | Wyjaśnienie: Kiedyś „król” Karaczi, teraz chce azylu w Indiach. Kim jest Altaf Hussain?

Podziel Się Z Przyjaciółmi: