Haftungsausschluss. Der Artikel ist eine erweiterte, korrigierte und aktualisierte Übersetzung Nathan Hurst. Habe auch einige Informationen aus dem Artikel über verwendet beim Konstruieren des endgültigen Materials.
Unter Astronomen gibt es eine Theorie (oder vielleicht eine warnende Geschichte) namens Kessler-Syndrom, benannt nach dem NASA-Astrophysiker, der es 1978 vorschlug. In diesem Szenario trifft ein umlaufender Satellit oder ein anderes Objekt versehentlich auf einen anderen und zerbricht. Diese Teile kreisen mit einer Geschwindigkeit von Zehntausenden Kilometern pro Stunde um die Erde und zerstören alles, was sich ihnen in den Weg stellt, auch andere Satelliten. Es löst eine katastrophale Kettenreaktion aus, die in einer Wolke aus Millionen Teilen dysfunktionalen Weltraumschrotts endet, die endlos den Planeten umkreist.
Ein solches Ereignis könnte den erdnahen Weltraum unbrauchbar machen, alle neuen Satelliten, die dorthin geschickt werden, zerstören und möglicherweise den Zugang zum Weltraum vollständig blockieren.
Also, wenn SpaceX (Federal Communications Commission – Federal Communications Commission, USA), 4425 Satelliten in eine erdnahe Umlaufbahn (LEO, Low-Earth-Orbit) zu schicken, um ein globales Hochgeschwindigkeits-Internetnetzwerk bereitzustellen, war die FCC darüber besorgt. Mehr als ein Jahr Unternehmen Kommissionen und Petitionen von Konkurrenten reichten ein, um den Antrag abzulehnen, einschließlich der Einreichung eines „Plans zur Reduzierung von Trümmern in der Umlaufbahn“, um Ängste vor einer Kessler-Apokalypse zu zerstreuen. Am 28. März genehmigte die FCC den Antrag von SpaceX.
Weltraumschrott ist nicht das Einzige, was der FCC Sorgen bereitet, und SpaceX ist nicht die einzige Organisation, die versucht, die nächste Generation von Satellitenkonstellationen aufzubauen. Eine Handvoll Unternehmen, sowohl neue als auch alte, nutzen neue Technologien, entwickeln neue Geschäftspläne und beantragen bei der FCC den Zugang zu Teilen des Kommunikationsspektrums, das sie benötigen, um die Erde mit schnellem, zuverlässigem Internet zu versorgen.
Große Namen sind im Spiel – von Richard Branson bis Elon Musk – und viel Geld. Bransons OneWeb hat bisher 1,7 Milliarden US-Dollar eingesammelt, und SpaceX-Präsident und COO Gwynne Shotwell schätzt den Wert des Projekts auf 10 Milliarden US-Dollar.
Natürlich gibt es große Probleme, und die Geschichte zeigt, dass ihre Auswirkungen völlig ungünstig sind. Die Guten versuchen, die digitale Kluft in unterversorgten Regionen zu überbrücken, während die Bösen illegale Satelliten auf Raketen montieren. Und all dies geschieht, während die Nachfrage nach Datenbereitstellung sprunghaft ansteigt: Im Jahr 2016 überstieg der weltweite Internetverkehr laut einem Bericht von Cisco eine Sextillion Bytes und beendete damit die Zettabyte-Ära.
Wenn das Ziel darin besteht, einen guten Internetzugang dort bereitzustellen, wo es vorher keinen gab, dann sind Satelliten eine clevere Möglichkeit, dies zu erreichen. Tatsächlich tun Unternehmen dies seit Jahrzehnten mithilfe großer geostationärer Satelliten (GSO), die sich in sehr hohen Umlaufbahnen befinden, deren Rotationsperiode der Geschwindigkeit der Erdrotation entspricht, wodurch sie über einer bestimmten Region fixiert sind. Aber mit Ausnahme einiger eng fokussierter Aufgaben, zum Beispiel der Vermessung der Erdoberfläche mit 175 Satelliten in niedriger Umlaufbahn und der Übertragung von 7 Petabyte an Daten mit einer Geschwindigkeit von 200 Mbit/s zur Erde, oder der Aufgabe, Fracht zu verfolgen oder ein Netzwerk bereitzustellen Aufgrund des Zugangs auf Militärstützpunkten war diese Art der Satellitenkommunikation nicht schnell und zuverlässig genug, um mit modernem Glasfaser- oder Kabelinternet zu konkurrieren.
Zu den nicht-geostationären Satelliten (Non-GSOs) gehören Satelliten, die in mittlerer Erdumlaufbahn (MEO) in Höhen zwischen 1900 und 35000 km über der Erdoberfläche betrieben werden, und Satelliten mit niedriger Erdumlaufbahn (LEO), die in Höhen von weniger als 1900 km umkreisen . Heutzutage erfreuen sich LEOs großer Beliebtheit, und in naher Zukunft wird erwartet, dass, wenn nicht alle Satelliten so sein werden, dies mit Sicherheit der Fall sein wird.
Mittlerweile gibt es schon seit langem Vorschriften für nicht-geostationäre Satelliten, die zwischen den Behörden innerhalb und außerhalb der USA geteilt sind: NASA, FCC, DOD, FAA und sogar die Internationale Fernmeldeunion der Vereinten Nationen sind alle im Spiel.
Aus technologischer Sicht gibt es jedoch einige große Vorteile. Die Kosten für den Bau eines Satelliten sind gesunken, da Gyroskope und Batterien aufgrund der Entwicklung von Mobiltelefonen verbessert wurden. Der Start ist auch billiger geworden, was zum Teil auf die geringere Größe der Satelliten selbst zurückzuführen ist. Die Kapazität ist gestiegen, die Kommunikation zwischen Satelliten hat die Systeme schneller gemacht und große Schüsseln, die in den Himmel zeigen, kommen aus der Mode.
Elf Unternehmen haben zusammen mit SpaceX Anträge bei der FCC eingereicht, wobei jedes Unternehmen das Problem auf seine eigene Weise angeht.
Elon Musk kündigte 2015 das Starlink-Programm von SpaceX an und eröffnete eine Niederlassung des Unternehmens in Seattle. Er sagte den Mitarbeitern: „Wir wollen die Satellitenkommunikation genauso revolutionieren, wie wir die Raketenwissenschaft revolutioniert haben.“
Im Jahr 2016 reichte das Unternehmen bei der Federal Communications Commission einen Antrag ein, um die Erlaubnis zu erhalten, bis 1600 800 (später auf 2021 reduzierte) Satelliten zu starten und die restlichen bis 2024 zu starten. Diese erdnahen Satelliten werden in 83 verschiedenen Umlaufebenen umkreisen. Die Konstellation, wie die Gruppe von Satelliten genannt wird, wird über an Bord befindliche optische (Laser-)Kommunikationsverbindungen miteinander kommunizieren, sodass Daten über den Himmel gesendet werden können, anstatt zur Erde zurückzukehren – und zwar über eine lange „Brücke“ statt auf und ab geschickt werden.
Vor Ort werden Kunden einen neuen Terminaltyp mit elektronisch gesteuerten Antennen installieren, der sich automatisch mit dem Satelliten verbindet, der aktuell das beste Signal bietet – ähnlich wie ein Mobiltelefon Sendemasten auswählt. Während sich LEO-Satelliten relativ zur Erde bewegen, wechselt das System etwa alle 10 Minuten zwischen ihnen. Und da Tausende von Menschen das System nutzen werden, stehen laut Patricia Cooper, Vizepräsidentin für Satellitenbetrieb bei SpaceX, immer mindestens 20 zur Auswahl.
Das Bodenterminal soll kostengünstiger und einfacher zu installieren sein als herkömmliche Satellitenantennen, die physisch auf den Teil des Himmels ausgerichtet sein müssen, in dem sich der entsprechende geostationäre Satellit befindet. SpaceX sagt, dass das Terminal nicht größer als eine Pizzaschachtel sein wird (obwohl es nicht sagt, wie groß die Pizza sein wird).
Die Kommunikation erfolgt in zwei Frequenzbändern: Ka und Ku. Beide gehören zum Funkspektrum, nutzen allerdings deutlich höhere Frequenzen als bei Stereo. Das Ka-Band ist mit Frequenzen zwischen 26,5 GHz und 40 GHz das höhere der beiden, während das Ku-Band im Spektrum zwischen 12 GHz und 18 GHz liegt. Starlink hat von der FCC die Erlaubnis erhalten, bestimmte Frequenzen zu nutzen. Normalerweise wird der Uplink vom Terminal zum Satelliten auf Frequenzen von 14 GHz bis 14,5 GHz und der Downlink von 10,7 GHz bis 12,7 GHz betrieben, und der Rest wird für die Telemetrie verwendet. zur Verfolgung und Steuerung sowie zur Anbindung von Satelliten an das terrestrische Internet.
Abgesehen von den FCC-Unterlagen hat SpaceX geschwiegen und seine Pläne noch nicht bekannt gegeben. Und es ist schwer, irgendwelche technischen Details zu kennen, da SpaceX das gesamte System betreibt, von den Komponenten, die in die Satelliten eingebaut werden, bis zu den Raketen, die sie in den Himmel befördern. Der Erfolg des Projekts hängt jedoch davon ab, ob der Dienst in der Lage sein soll, Geschwindigkeiten zu bieten, die mit Glasfasern ähnlicher Preise vergleichbar oder besser sind, sowie Zuverlässigkeit und ein gutes Benutzererlebnis.
Im Februar startete SpaceX seine ersten beiden Prototypen der Starlink-Satelliten, die eine zylindrische Form mit flügelähnlichen Solarpaneelen haben. Tim und Struppi A und B sind etwa einen Meter lang und Musk bestätigte via Twitter, dass sie erfolgreich kommuniziert haben. Wenn die Prototypen weiterhin funktionieren, werden ihnen bis 2019 Hunderte weitere folgen. Sobald das System betriebsbereit ist, wird SpaceX fortlaufend stillgelegte Satelliten ersetzen, um die Entstehung von Weltraummüll zu verhindern. Das System weist sie an, ihre Umlaufbahnen zu einem bestimmten Zeitpunkt abzusenken, woraufhin sie zu fallen beginnen und darin verglühen Atmosphäre. Im Bild unten können Sie sehen, wie das Starlink-Netzwerk nach 6 Starts aussieht.
Ein wenig Geschichte
In den 80er Jahren war HughesNet ein Innovator in der Satellitentechnologie. Kennen Sie diese grauen, schüsselgroßen Antennen, die DirecTV an der Außenseite von Häusern montiert? Sie stammen von HughesNet, das wiederum vom Luftfahrtpionier Howard Hughes ins Leben gerufen wurde. „Wir haben eine Technologie erfunden, die es uns ermöglicht, interaktive Kommunikation über Satellit bereitzustellen“, sagt EVP Mike Cook.
Damals besaß das damalige Hughes Network Systems DirecTV und betrieb große geostationäre Satelliten, die Informationen an Fernseher sendeten. Damals wie heute bot das Unternehmen auch Dienstleistungen für Unternehmen an, etwa die Abwicklung von Kreditkartentransaktionen an Tankstellen. Der erste kommerzielle Kunde war Walmart, der mit einem Homeoffice in Bentonville Mitarbeiter im ganzen Land verbinden wollte.
Mitte der 90er Jahre entwickelte das Unternehmen ein hybrides Internetsystem namens DirecPC: Der Computer des Benutzers sendete über eine DFÜ-Verbindung eine Anfrage an einen Webserver und erhielt eine Antwort über einen Satelliten, der die angeforderten Informationen an die Schüssel des Benutzers übermittelte mit viel schnelleren Geschwindigkeiten, als es per Einwahl möglich wäre. .
Um das Jahr 2000 begann Hughes, bidirektionale Netzwerkzugangsdienste anzubieten. Es war jedoch eine Herausforderung, die Kosten für den Service, einschließlich der Kosten für die Kundenausrüstung, so niedrig zu halten, dass die Leute ihn kaufen konnten. Dazu entschied das Unternehmen, dass es eigene Satelliten benötigte und startete 2007 Spaceway. Laut Hughes war dieser Satellit, der heute noch im Einsatz ist, beim Start besonders wichtig, da er als erster die integrierte Paketvermittlungstechnologie unterstützte und im Wesentlichen der erste Weltraumschalter war, der den zusätzlichen Hop einer Bodenstation für die Kommunikation überflüssig machte andere. Seine Kapazität beträgt über 10 Gbit/s, 24 Transponder mit 440 Mbit/s, sodass einzelnen Teilnehmern bis zu 2 Mbit/s für die Übertragung und bis zu 5 Mbit/s für den Download zur Verfügung stehen. Spaceway 1 wurde von Boeing auf Basis der Satellitenplattform Boeing 702 hergestellt. Das Startgewicht des Geräts betrug 6080 kg. Derzeit ist Spaceway 1 eines der schwersten kommerziellen Raumschiffe (SC) – es brach den Rekord des Satelliten Inmarsat 5 F4, der einen Monat zuvor mit der Trägerrakete Atlas 1 gestartet wurde (5959 kg). Während das schwerste kommerzielle GSO laut Wikipedia, das 2018 auf den Markt kam, eine Masse von 7 Tonnen hat. Das Gerät ist mit einer Ka-Band-Relay-Nutzlast (RP) ausgestattet. Das PN umfasst ein kontrolliertes 2-Meter-Phasenantennenarray bestehend aus 1500 Elementen. PN bildet eine Multi-Beam-Abdeckung, um die Ausstrahlung verschiedener Fernsehprogrammnetze in verschiedenen Regionen sicherzustellen. Eine solche Antenne ermöglicht die flexible Nutzung der Fähigkeiten von Raumfahrzeugen bei sich ändernden Marktbedingungen.
Unterdessen verbrachte ein Unternehmen namens Viasat etwa ein Jahrzehnt in Forschung und Entwicklung, bevor es 2008 seinen ersten Satelliten startete. Dieser Satellit namens ViaSat-1 enthielt einige neue Technologien wie die Wiederverwendung von Frequenzen. Dadurch konnte der Satellit zwischen verschiedenen Bandbreiten wählen, um Daten störungsfrei zur Erde zu übertragen. Selbst wenn er Daten zusammen mit einem Strahl eines anderen Satelliten übermittelte, konnte er diesen Spektralbereich in nicht zusammenhängenden Verbindungen wiederverwenden.
Dies sorgte für mehr Geschwindigkeit und Leistung. Laut Viasat-Präsident Rick Baldridge hatte er bei seiner Inbetriebnahme einen Durchsatz von 140 Gbit/s, mehr als alle anderen Satelliten zusammen, die die USA abdecken.
„Der Satellitenmarkt war wirklich etwas für Leute, die keine Wahl hatten“, sagt Baldrige. „Wenn man auf andere Weise keinen Zugang bekam, war die Technologie der letzte Ausweg. Die Abdeckung war im Wesentlichen allgegenwärtig, enthielt jedoch nicht wirklich viele Daten. Daher wurde diese Technologie hauptsächlich für Aufgaben wie Transaktionen an Tankstellen eingesetzt.“
Im Laufe der Jahre haben HughesNet (jetzt im Besitz von EchoStar) und Viasat immer schnellere geostationäre Satelliten gebaut. HughesNet veröffentlichte EchoStar XVII (120 Gbit/s) im Jahr 2012, EchoStar
ViaSat-2 startete 2017 und verfügt mittlerweile über eine Kapazität von etwa 260 Gbit/s. Für 3 oder 2020 sind drei verschiedene ViaSat-2021 geplant, die jeweils unterschiedliche Teile der Welt abdecken. Laut Viasat soll jedes der drei ViaSat-3-Systeme einen Durchsatz von Terabit pro Sekunde haben, doppelt so viel wie der Durchsatz aller anderen Satelliten, die die Erde umkreisen zusammen.
„Wir verfügen über so viel Kapazität im Weltraum, dass sich die gesamte Dynamik der Bereitstellung dieses Datenverkehrs verändert. Es gibt keine Einschränkungen hinsichtlich der Bereitstellung“, sagt DK Sachdev, ein Berater für Satelliten- und Telekommunikationstechnologie, der für LeoSat arbeitet, eines der Unternehmen, die die LEO-Konstellation ins Leben gerufen haben. „Heute werden alle Mängel von Satelliten nach und nach beseitigt.“
Dieses ganze Geschwindigkeitsrennen geschah nicht zufällig, da das Internet (wechselseitige Kommunikation) begann, das Fernsehen (einseitige Kommunikation) als Dienst zu verdrängen, der Satelliten nutzt.
„Die Satellitenindustrie befindet sich schon seit langem in einer hektischen Phase und überlegt, wie sie von der unidirektionalen Videoübertragung zur vollständigen Datenübertragung übergehen kann“, sagt Ronald van der Breggen, Compliance-Direktor bei LeoSat. „Es gibt viele Meinungen darüber, wie man es macht, was man macht und welchen Markt man bedient.“
Ein Problem bleibt bestehen
Verzögerung. Im Gegensatz zur Gesamtgeschwindigkeit ist die Latenz die Zeitspanne, die eine Anfrage benötigt, um von Ihrem Computer zum Ziel und zurück zu gelangen. Nehmen wir an, Sie klicken auf einen Link auf einer Website. Diese Anfrage muss an den Server gehen und zurückkommen (dass der Server die Anfrage erfolgreich empfangen hat und dabei ist, Ihnen den angeforderten Inhalt bereitzustellen), woraufhin die Webseite geladen wird.
Wie lange das Laden einer Website dauert, hängt von Ihrer Verbindungsgeschwindigkeit ab. Die Zeit, die zum Abschließen einer Download-Anfrage benötigt wird, ist die Latenz. Sie wird normalerweise in Millisekunden gemessen und fällt daher beim Surfen im Internet nicht auf. Sie ist jedoch wichtig, wenn Sie Online-Spiele spielen. Es gibt jedoch Fakten, bei denen es Benutzern aus der Russischen Föderation gelang und gelingt, einige Spiele online zu spielen, selbst wenn die Latenz (Ping) nahe bei einer Sekunde liegt.
Die Verzögerung in einem Glasfasersystem hängt von der Entfernung ab, beträgt jedoch in der Regel mehrere Mikrosekunden pro Kilometer; die Hauptlatenzzeit kommt von der Ausrüstung, obwohl die Verzögerung bei optischen Verbindungen mit beträchtlicher Länge aufgrund der Tatsache, dass sie in einer Glasfaser vorhanden ist, größer ist In der optischen Kommunikationsleitung (FOCL) beträgt die Lichtgeschwindigkeit nur 60 % der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und hängt außerdem stark von der Wellenlänge ab. Laut Baldrige beträgt die Latenz beim Senden einer Anfrage an einen GSO-Satelliten etwa 700 Millisekunden – Licht breitet sich im Vakuum des Weltraums schneller aus als in Glasfaser, aber diese Art von Satelliten sind weit entfernt, weshalb es so lange dauert. Neben Spielen ist dieses Problem auch für Videokonferenzen, Finanztransaktionen und den Aktienmarkt, die Überwachung des Internets der Dinge und andere Anwendungen, die auf Geschwindigkeit der Interaktion angewiesen sind, von Bedeutung.
Aber wie bedeutsam ist das Latenzproblem? Der Großteil der weltweit genutzten Bandbreite ist für Video vorgesehen. Sobald das Video läuft und richtig gepuffert ist, spielt die Latenz keine Rolle mehr und die Geschwindigkeit wird viel wichtiger. Es überrascht nicht, dass Viasat und HughesNet dazu neigen, die Bedeutung der Latenz für die meisten Anwendungen zu minimieren, obwohl beide daran arbeiten, sie auch in ihren Systemen zu minimieren. HughesNet verwendet einen Algorithmus, um den Datenverkehr basierend auf dem, worauf Benutzer achten, zu priorisieren und so die Datenbereitstellung zu optimieren. Viasat kündigte die Einführung einer Konstellation von Satelliten mit mittlerer Erdumlaufbahn (MEO) zur Ergänzung seines bestehenden Netzwerks an, die die Latenz reduzieren und die Abdeckung erweitern soll, auch in hohen Breiten, wo äquatoriale GSOs eine höhere Latenz haben.
„Wir konzentrieren uns wirklich auf ein hohes Volumen und sehr, sehr niedrige Kapitalkosten, um dieses Volumen bereitzustellen“, sagt Baldrige. „Ist die Latenz für den von uns unterstützten Markt genauso wichtig wie andere Funktionen“?
Dennoch gibt es eine Lösung: LEO-Satelliten sind immer noch viel näher an den Nutzern. Deshalb haben Unternehmen wie SpaceX und LeoSat diesen Weg gewählt und planen den Einsatz einer Konstellation viel kleinerer, näher beieinander liegender Satelliten mit einer erwarteten Latenzzeit von 20 bis 30 Millisekunden für Benutzer.
„Da sie sich in einer niedrigeren Umlaufbahn befinden, ist es ein Kompromiss, dass man vom LEO-System weniger Latenz erhält, dafür aber ein komplexeres System hat“, sagt Cook. „Um eine Konstellation zu vervollständigen, braucht man mindestens Hunderte von Satelliten, weil sie sich in einer niedrigen Umlaufbahn befinden und sich um die Erde bewegen, schneller über den Horizont fliegen und verschwinden … und man braucht ein Antennensystem, das das kann.“ Verfolge sie.“
Aber es lohnt sich, sich an zwei Geschichten zu erinnern. Anfang der 90er Jahre investierten Bill Gates und mehrere seiner Partner rund eine Milliarde Dollar in ein Projekt namens Teledesic, um Gebiete mit Breitbandzugang zu versorgen, die sich das Netz nicht leisten konnten oder nicht bald Glasfaserleitungen sehen würden. Es war notwendig, eine Konstellation von 840 (später auf 288 reduzierten) LEO-Satelliten aufzubauen. Seine Gründer sprachen über die Lösung des Latenzproblems und forderten 1994 die FCC auf, das Ka-Band-Spektrum zu nutzen. Klingt vertraut?
Teledesic verschlang schätzungsweise 9 Milliarden US-Dollar, bevor es 2003 scheiterte.
„Die Idee funktionierte damals aufgrund der hohen Wartungs- und Servicekosten für den Endverbraucher nicht, aber jetzt scheint sie machbar“, sagt er , Professor für Informationssysteme an der California State University Dominguez Hills, der LEO-Systeme seit der Veröffentlichung von Teledesic überwacht. „Dafür war die Technik noch nicht weit genug fortgeschritten.“
Moores Gesetz und Verbesserungen in der Batterie-, Sensor- und Prozessortechnologie von Mobiltelefonen gaben LEO-Konstellationen eine zweite Chance. Die erhöhte Nachfrage lässt die Wirtschaft verlockend aussehen. Doch während sich die Teledesic-Saga abspielte, sammelte eine andere Branche wichtige Erfahrungen beim Start von Kommunikationssystemen ins All. In den späten 90er Jahren starteten Iridium, Globalstar und Orbcomm gemeinsam mehr als 100 Satelliten in niedriger Umlaufbahn, um Mobilfunkabdeckung bereitzustellen.
„Es dauert Jahre, eine ganze Konstellation aufzubauen, weil man eine ganze Reihe von Starts braucht, und es ist wirklich teuer“, sagt Zach Manchester, Assistenzprofessor für Luft- und Raumfahrt an der Stanford University. „Im Laufe von etwa fünf Jahren hat sich die Infrastruktur der terrestrischen Mobilfunkmasten so weit ausgeweitet, dass die Abdeckung wirklich gut ist und die meisten Menschen erreicht.“
Alle drei Unternehmen gingen schnell bankrott. Und während sich jedes Unternehmen neu erfunden hat, indem es eine kleinere Palette von Diensten für bestimmte Zwecke anbot, wie etwa Notfallbaken und Frachtverfolgung, ist es keinem gelungen, den mastbasierten Mobilfunkdienst zu ersetzen. Seit einigen Jahren startet SpaceX im Auftrag Satelliten für Iridium.
„Wir haben diesen Film schon einmal gesehen“, sagt Manchester. „Ich sehe in der aktuellen Situation nichts grundsätzlich anderes.“
Wettbewerb
SpaceX und 11 weitere Unternehmen (und ihre Investoren) sind anderer Meinung. OneWeb startet dieses Jahr Satelliten und erwartet, dass die Dienste bereits im nächsten Jahr beginnen, gefolgt von weiteren Konstellationen in den Jahren 2021 und 2023, mit einem letztendlichen Ziel von 1000 Tbit/s bis 2025. O3b, heute eine Tochtergesellschaft von SAS, verfügt über eine Konstellation von 16 MEO-Satelliten, die seit mehreren Jahren in Betrieb sind. Telesat betreibt bereits GSO-Satelliten, plant jedoch für 2021 ein LEO-System mit optischen Verbindungen mit einer Latenz von 30 bis 50 ms.
Der Emporkömmling Astranis verfügt ebenfalls über einen Satelliten in einer geosynchronen Umlaufbahn und wird in den nächsten Jahren weitere Satelliten stationieren. Obwohl sie das Latenzproblem nicht lösen, möchte das Unternehmen die Kosten durch die Zusammenarbeit mit lokalen Internetanbietern und den Bau kleinerer, viel billigerer Satelliten radikal senken.
LeoSat plant außerdem, die erste Satellitenserie im Jahr 2019 zu starten und die Konstellation im Jahr 2022 abzuschließen. Sie werden in einer Höhe von 1400 km um die Erde fliegen, sich über optische Kommunikation mit anderen Satelliten im Netzwerk verbinden und Informationen im Ka-Band nach oben und unten übertragen. Sie haben das erforderliche Spektrum international erworben, sagt Richard van der Breggen, CEO von LeoSat, und erwarten bald die FCC-Genehmigung.
Laut van der Breggen basierten die Bemühungen um ein schnelleres Satelliteninternet größtenteils auf dem Bau größerer, schnellerer Satelliten, die mehr Daten übertragen können. Er nennt es eine „Pipe“: Je größer die Pipe, desto mehr kann das Internet durch sie hindurch platzen. Aber Unternehmen wie seines finden neue Verbesserungsmöglichkeiten, indem sie das gesamte System ändern.
„Stellen Sie sich die kleinste Art von Netzwerk vor – zwei Cisco-Router und ein Kabel dazwischen“, sagt van der Breggen. „Alle Satelliten stellen eine Verbindung zwischen zwei Boxen her … wir werden die gesamten drei Boxen in den Weltraum befördern.“
LeoSat plant den Einsatz von 78 Satelliten, von denen jeder die Größe eines großen Esstisches hat und etwa 1200 kg wiegt. Sie wurden von Iridium gebaut und sind mit vier Solarpaneelen und vier Lasern (einer an jeder Ecke) ausgestattet, um eine Verbindung zu Nachbarn herzustellen. Dies ist der Zusammenhang, den van der Breggen für den wichtigsten hält. Historisch gesehen reflektierten Satelliten das Signal in einer V-Form von einer Bodenstation zum Satelliten und dann zum Empfänger. Da LEO-Satelliten niedriger sind, können sie nicht so weit projizieren, aber sie können sehr schnell Daten untereinander übertragen.
Um zu verstehen, wie das funktioniert, ist es hilfreich, sich das Internet als etwas vorzustellen, das über eine tatsächliche physische Einheit verfügt. Es geht nicht nur um Daten, sondern auch darum, wo diese Daten gespeichert sind und wie sie sich bewegen. Das Internet wird nicht an einem Ort gespeichert, es gibt Server auf der ganzen Welt, die einige der Informationen enthalten, und wenn Sie darauf zugreifen, übernimmt Ihr Computer die Daten vom nächstgelegenen Server, der die von Ihnen gesuchten Informationen enthält. Wo ist es wichtig? Wie wichtig ist es? Licht (Informationen) breitet sich im Weltraum fast doppelt so schnell aus wie in Glasfasern. Und wenn Sie eine Glasfaserverbindung um einen Planeten verlegen, muss sie einem Umweg von Knoten zu Knoten folgen, mit Umwegen um Berge und Kontinente. Satelliten-Internet hat diese Nachteile nicht, und wenn die Datenquelle weit entfernt ist, ist die Latenz bei LEO trotz der Hinzufügung einiger tausend Meilen vertikaler Distanz geringer als die Latenz bei Glasfaser-Internet. Beispielsweise könnte der Ping von London nach Singapur 112 statt 186 ms betragen, was die Konnektivität deutlich verbessern würde.
So beschreibt van der Breggen die Aufgabe: Eine ganze Branche kann als die Entwicklung eines verteilten Netzwerks betrachtet werden, das sich nicht vom Internet als Ganzes unterscheidet, nur im Weltraum. Latenz und Geschwindigkeit spielen beide eine Rolle.
Auch wenn die Technologie eines Unternehmens überlegen sein mag, ist dies kein Nullsummenspiel und es wird keine Gewinner oder Verlierer geben. Viele dieser Unternehmen zielen auf unterschiedliche Märkte ab und helfen sich sogar gegenseitig, die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Für einige sind es Schiffe, Flugzeuge oder Militärstützpunkte, für andere sind es ländliche Verbraucher oder Entwicklungsländer. Aber letztendlich haben die Unternehmen ein gemeinsames Ziel: das Internet dort zu schaffen, wo es keins oder nicht genug davon gibt, und dies zu einem Kostenaufwand, der niedrig genug ist, um ihr Geschäftsmodell zu unterstützen.
„Wir glauben, dass es sich nicht wirklich um eine konkurrierende Technologie handelt. Wir glauben, dass in gewisser Weise sowohl LEO- als auch GEO-Technologien benötigt werden“, sagt Cook von HughesNet. „Für bestimmte Arten von Anwendungen, wie zum Beispiel Video-Streaming, ist das GEO-System sehr, sehr kostengünstig. Wenn Sie jedoch Anwendungen ausführen möchten, die eine geringe Latenz erfordern, ist LEO die richtige Wahl.“
Tatsächlich arbeitet HughesNet mit OneWeb zusammen, um Gateway-Technologie bereitzustellen, die den Datenverkehr verwaltet und über das Internet mit dem System interagiert.
Sie haben vielleicht bemerkt, dass die von LeoSat vorgeschlagene Konstellation fast zehnmal kleiner ist als die von SpaceX. Das sei in Ordnung, sagt Van der Breggen, denn LeoSat wolle Unternehmens- und Regierungskunden bedienen und werde nur wenige spezifische Bereiche abdecken. O10b verkauft Internet an Kreuzfahrtschiffe, darunter Royal Caribbean, und arbeitet mit Telekommunikationsanbietern in Amerikanisch-Samoa und den Salomonen zusammen, wo es an kabelgebundenen Hochgeschwindigkeitsverbindungen mangelt.
Ein kleines Toronto-Startup namens Kepler Communications verwendet winzige CubeSats (ungefähr so groß wie ein Laib Brot), um latenzintensiven Clients Netzwerkzugriff zu ermöglichen. In einem Zeitraum von 5 Minuten können 10 GB Daten oder mehr abgerufen werden, was für Polar relevant ist Exploration, Wissenschaft, Industrie und Tourismus. Wenn Sie also eine kleine Antenne installieren, beträgt die Geschwindigkeit bis zu 20 Mbit/s für den Upload und bis zu 50 Mbit/s für den Download. Wenn Sie jedoch eine große „Antenne“ verwenden, sind die Geschwindigkeiten höher – 120 Mbit/s. s für Upload und 150 Mbit/s für Empfang. Laut Baldrige ist das starke Wachstum von Viasat auf die Bereitstellung von Internet für kommerzielle Fluggesellschaften zurückzuführen. Sie haben Vereinbarungen mit United, JetBlue und American sowie Qantas, SAS und anderen unterzeichnet.
Wie kann dieses gewinnorientierte Geschäftsmodell dann die digitale Kluft überbrücken und das Internet in Entwicklungsländer und unterversorgte Bevölkerungsgruppen bringen, die möglicherweise nicht so viel dafür bezahlen können und bereit sind, weniger zu zahlen? Dies wird dank des Systemformats möglich sein. Da sich die einzelnen Satelliten der LEO-Konstellation (Low Earth Orbit) in ständiger Bewegung befinden, sollten sie gleichmäßig auf der Erde verteilt sein, sodass sie gelegentlich Regionen abdecken, in denen niemand lebt oder die Bevölkerung recht arm ist. Somit ist jede Marge, die aus diesen Regionen erzielt werden kann, ein Gewinn.
„Meine Vermutung ist, dass sie in verschiedenen Ländern unterschiedliche Verbindungspreise haben werden und es ihnen dadurch ermöglichen wird, das Internet überall verfügbar zu machen, selbst wenn es sich um eine sehr arme Region handelt“, sagt Press. „Sobald eine Satellitenkonstellation vorhanden ist, sind ihre Kosten bereits festgelegt, und wenn sich der Satellit über Kuba befindet und niemand ihn nutzt, sind alle Einnahmen, die sie aus Kuba erzielen können, marginal und kostenlos (erfordern keine zusätzlichen Investitionen)“ .
Der Eintritt in den Massenverbrauchermarkt kann ziemlich schwierig sein. Tatsächlich ist ein Großteil des Erfolgs, den die Branche erzielt hat, auf die Bereitstellung von kostenintensivem Internet für Regierungen und Unternehmen zurückzuführen. Doch vor allem SpaceX und OneWeb zielen in ihren Geschäftsplänen auf stationäre Abonnenten ab.
Laut Sachdev wird die Benutzererfahrung für diesen Markt wichtig sein. Sie müssen die Erde mit einem System abdecken, das einfach zu bedienen, effizient und kostengünstig ist. „Aber das allein reicht nicht“, sagt Sachdev. „Sie benötigen genügend Kapazität und müssen zuvor für erschwingliche Preise für die Kundenausrüstung sorgen.“
Wer ist für die Regulierung verantwortlich?
Die beiden großen Probleme, die SpaceX mit der FCC lösen musste, waren die Zuteilung des bestehenden (und zukünftigen) Satellitenkommunikationsspektrums und die Vermeidung von Weltraummüll. Die erste Frage liegt in der Verantwortung der FCC, die zweite scheint jedoch eher der NASA oder dem US-Verteidigungsministerium zuzuordnen. Beide überwachen umlaufende Objekte, um Kollisionen zu verhindern, aber keiner von beiden ist ein Regler.
„Es gibt wirklich keine gut koordinierte Politik darüber, was wir gegen Weltraummüll tun sollten“, sagt Stanford-Mitarbeiter aus Manchester. „Im Moment kommunizieren diese Menschen nicht effektiv miteinander und es gibt keine einheitliche Richtlinie.“
Das Problem wird dadurch noch komplizierter, dass LEO-Satelliten durch viele Länder fliegen. Die Internationale Fernmeldeunion spielt eine ähnliche Rolle wie die FCC und vergibt Frequenzen. Um jedoch in einem Land tätig zu sein, muss ein Unternehmen die Genehmigung dieses Landes einholen. Daher müssen LEO-Satelliten in der Lage sein, die von ihnen verwendeten Spektralbänder je nach Land, über dem sie sich befinden, zu ändern.
„Wollen Sie wirklich, dass SpaceX in dieser Region ein Konnektivitätsmonopol hat?“, fragt die Presse. „Es ist notwendig, ihre Aktivitäten zu regulieren, und wer hat das Recht dazu? Sie sind supranational. Die FCC hat in anderen Ländern keine Zuständigkeit.“
Dies macht die FCC jedoch nicht machtlos. Ende letzten Jahres wurde einem kleinen Silicon-Valley-Startup namens Swarm Technologies die Erlaubnis verweigert, vier Prototypen von LEO-Kommunikationssatelliten zu starten, von denen jeder kleiner als ein Taschenbuch ist. Der Haupteinwand der FCC bestand darin, dass die winzigen Satelliten zu schwer zu verfolgen und daher unberechenbar und gefährlich sein könnten.
Swarm hat sie trotzdem gestartet. Ein Unternehmen aus Seattle, das Satellitenstartdienste anbietet, schickte sie nach Indien, wo sie auf einer Rakete mit Dutzenden größerer Satelliten mitfuhren, berichtete IEEE Spectrum. Die FCC entdeckte dies und verhängte gegen das Unternehmen eine Geldstrafe von 900 US-Dollar, die über einen Zeitraum von fünf Jahren gezahlt werden muss. Nun ist Swarms Antrag für vier größere Satelliten in der Schwebe, da das Unternehmen im Geheimen operiert. Vor einigen Tagen tauchte jedoch die Nachricht auf, dass die Genehmigung eingegangen sei und . Im Allgemeinen waren Geld und Verhandlungsfähigkeit die Lösung. Das Gewicht der Satelliten liegt zwischen 310 und 450 Gramm, derzeit befinden sich 7 Satelliten im Orbit und das vollständige Netzwerk wird Mitte 2020 in Betrieb genommen. Dem aktuellen Bericht zufolge wurden bereits rund 25 Millionen US-Dollar in das Unternehmen investiert, was den Zugang zum Markt nicht nur für Weltkonzerne eröffnet.
Für andere aufstrebende und bestehende Satelliten-Internetunternehmen, die neue Tricks erforschen, werden die nächsten vier bis acht Jahre entscheidend dafür sein, ob es hier und jetzt eine Nachfrage nach ihrer Technologie gibt oder ob sich die Geschichte mit Teledesic und Iridium wiederholen wird. Aber was passiert danach? Laut Musk besteht sein Ziel darin, Starlink zu nutzen, um Einnahmen für die Erforschung des Mars zu erzielen und einen Test durchzuführen.
„Wir könnten dasselbe System nutzen, um ein Netzwerk auf dem Mars aufzubauen“, sagte er seinen Mitarbeitern. „Der Mars wird auch ein globales Kommunikationssystem benötigen, und es gibt keine Glasfaserleitungen oder -kabel oder ähnliches.“
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