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— der Plan von SpaceX, Internet über Zehntausende Satelliten bereitzustellen — ist das Hauptthema in der Weltraumpresse. Wöchentlich erscheinen Artikel über die neuesten Entwicklungen. Während das Konzept im Großen und Ganzen klar ist, kann ein gut informierter Mensch (sagen wir, Ihr demütiger Diener) viele Details entdecken, wenn er sich die , anschaut. Dennoch gibt es mit dieser neuen Technologie immer noch viele Missverständnisse, selbst unter den gebildeten Kommentatoren. Oftmals finden sich Artikel, in denen Starlink mit OneWeb und Kuiper (unter anderen) verglichen wird, als ob sie gleichwertig konkurrieren würden. Andere Autoren, die offensichtlich um das Wohl des Planeten besorgt sind, beklagen sich über Weltraummüll, Weltraumrecht, Standards und die Sicherheit der Astronomie. Ich hoffe, dass der Leser durch das Lesen dieses — ziemlich langen — Artikels Starlink besser versteht und die Idee dahinter nachvollzieht.
hat unerwartet einen sensiblen Nerv bei meinen wenigen Lesern berührt. Darin erklärte ich, wie Starship SpaceX langfristig an die Spitze bringen wird und gleichzeitig einen Mechanismus für neue Weltraumforschung bietet. Die Untertöne sind klar: Die traditionelle Satellitenindustrie kann mit SpaceX, das kontinuierlich die Kapazitäten erhöht und die Kosten für die Falcon-Raketenfamilie senkt, nicht Schritt halten, was SpaceX in eine schwierige Lage versetzt. Einerseits hat sie einen Markt im Wert von bestenfalls einigen Milliarden pro Jahr geschaffen. Andererseits schürt sie insgeheim einen unstillbaren Geldappetit – für den Bau einer riesigen Rakete, auf der jedoch kaum jemand zum Mars geschickt werden kann, und mit sofortigen Gewinnen ist nicht zu rechnen.
Die Lösung für dieses doppelte Dilemma ist Starlink. Durch den Aufbau und Start eigener Satelliten könnte SpaceX einen neuen Markt für hochgradig effizienten und demokratisierten Zugang zu Kommunikation über den Weltraum schaffen, die finanziellen Mittel für den Bau von Raketen generieren, bevor diese das Unternehmen in den Ruin treiben, und ihren wirtschaftlichen Wert auf Billionen steigern. Man sollte die Dimensionen von Elons Ambitionen nicht unterschätzen. Es gibt nur wenige Branchen, in denen Billionen Dollar im Spiel sind: Energie, Hochgeschwindigkeitsverkehr, Kommunikation, IT, Gesundheitswesen, Landwirtschaft, Regierung, Verteidigung. Trotz verbreiteter Missverständnisse, , und ist das Geschäft nicht tragfähig. Elon trat mit seinem Unternehmen Tesla in den Energiesektor ein, aber ein zuverlässiger und tragfähiger Markt für Satelliten und Raketenstarts wird nur durch Telekommunikation gewährleistet.
Erst kürzlich wandte sich Elon Musk dem Weltraum zu, als er 80 Millionen Dollar in eine Mission zur Pflanzenzucht auf einem Mars-Sonde investieren wollte. Der Bau einer Stadt auf dem Mars wird wahrscheinlich 100.000 Mal teurer sein, daher ist Starlink Musks Hauptwette, um die notwendigen Mittel für die Finanzierung zu sichern. .
Wofür?
Ich hatte diesen Artikel schon lange geplant, aber erst letzte Woche begann sich das Gesamtbild zu formen. Damals gab die Präsidentin von SpaceX, Gwynne Shotwell, Rob Baron ein faszinierendes Interview, das er später für CNBC in einem großartigen Michael Schitz gewidmet wurde, und das . Dieses Interview zeigte den enormen Unterschied in den Ansätzen von SpaceX zur Satellitenkommunikation im Vergleich zu allen anderen.
Die Idee wurde 2012 gegründet, als bei SpaceX erkannt wurde, dass ihre Kunden – hauptsächlich Anbieter von Satellitenkommunikation – über enorme Geldreserven verfügen. Die Launchpads verlangen hohe Preise für den Einsatz von Satelliten und vergessen dabei irgendwie einen wichtigen Schritt – wie kann das sein? Elon träumte davon, eine Satellitenkonstellation für das Internet zu schaffen und, unfähig, sich der nahezu unlösbaren Aufgabe zu entziehen, begann er mit dem Prozess. Die Entwicklung von Starlink , aber am Ende dieses Artikels werden Sie, lieber Leser, sicherlich erstaunt sein, wie gering diese Herausforderungen tatsächlich sind – betrachtet man das Ausmaß der Idee.
Braucht man überhaupt so eine riesige Konstellation für das Internet? Und warum jetzt?
Nur aus meiner Erfahrung hat sich das Internet von einem rein akademischen Spiel zu einer revolutionären Infrastruktur entwickelt. Dies ist nicht das Thema, das eine ausführliche Abhandlung verdient, aber ich nehme an, dass der globale Bedarf an Internet und die Einnahmen, die es generiert, weiterhin etwa 25 % pro Jahr wachsen werden.
Heute beziehen fast alle von uns das Internet von einer kleinen Anzahl geografisch isolierter Monopole. In den USA haben AT&T, Time Warner, Comcast und eine Handvoll kleinerer Anbieter die Gebiete aufgeteilt, um den Wettbewerb zu vermeiden, verlangen überhöhte Preise für ihre Dienstleistungen und erfreuen sich kaum übersehbarer allgemeinen Ablehnung.
Die Anbieter haben einen triftigen Grund für ihr wettbewerbswidriges Verhalten – neben übergreifender Gier. Der Bau der Infrastruktur für das Internet – Mikrowellenmasten und Glasfaser – ist unglaublich teuer. Es ist leicht, die wunderbare Natur des Internets zu vergessen. Meine Großmutter begann während des Zweiten Weltkriegs als Telegraphistin zu arbeiten, und damals konkurrierte der Telegraph um eine führende strategische Rolle mit Briefen! Für die meisten von uns ist die Informationsautobahn etwas Flüchtiges, Immaterielles, dennoch reisen Daten durch eine physische Welt, in der es Grenzen, Flüsse, Berge, Ozeane, Stürme, Naturkatastrophen und andere Hindernisse gibt. Bereits 1996, als die erste Glasfaserleitung über den Ozean verlegt wurde, . Mit seinem markanten Stil beschreibt er lebhaft die bloßen Kosten und die Komplexität des Verlegens dieser Leitungen, auf denen später trotzdem die verdammten "Koteletts" umherjagen. In den meisten Teilen der 2000er Jahre wurden die Kabel so stark gezogen, dass die Kosten für die Implementierung überwältigend waren.
Früher arbeitete ich in einem optischen Labor, und (sofern ich mich richtig erinnere) haben wir damals einen Geschwindigkeitsrekord für die multiplexierte Übertragung von 500 Gb/s aufgestellt. Die elektronischen Einschränkungen erlaubten es, jedes Glasfaser auf 0,1 % der theoretischen Durchsatzrate zu belasten. Fünfzehn Jahre später sind wir bereit, die Schwelle zu überschreiten: Wenn die Datenübertragung diese überschreitet, schmilzt die Faser, und wir sind bereits sehr nah dran.
Wir müssen den Datenstrom über die sündige Erde — in den Weltraum bringen, wo ein Satellit in fünf Jahren den 'Ball' 30.000 Mal umkreist. Eine scheinbar offensichtliche Lösung — warum hat sich niemand zuvor darum gekümmert?
Das Iridium-Satellitennetzwerk, das Anfang der 1990er Jahre von Motorola entwickelt und implementiert wurde (erinnert ihr euch noch an sie?), war das erste globale Kommunikationsnetzwerk in niedriger Erdumlaufbahn (wie verlockend in ). Als sie eingesetzt wurden, stellte sich heraus, dass die Fähigkeit, kleine Datenpakete von Asset-Trackern zu routen, ihre einzige Anwendung war: Mobilfunk war so erschwinglich geworden, dass satellitentelefone nie Fuß fassen konnten. Iridium hatte 66 Satelliten (plus einige Ersatzsatelliten) auf 6 Umlaufbahnen – das Minimum für die Abdeckung des gesamten Planeten.
Wenn Iridium mit 66 Satelliten auskam, warum benötigt SpaceX dann Zehntausende? Was unterscheidet sie so sehr?
SpaceX trat in dieses Geschäft von der anderen Seite ein – sie begannen mit den Starts. Sie wurden Pioniere im Bereich der Wiederverwendbarkeit von Trägerraketen und sicherten sich so den Markt für kostengünstige Startplätze. Versuche, ihr Angebot durch niedrigere Preise zu unterbieten, werden nicht viel einbringen, also ist der einzige Weg, wie man von ihrer Überkapazität profitieren kann – ein Kunde zu werden. Die Ausgaben von SpaceX für den Start eigener Satelliten – (pro kg) von Iridium, und deshalb sind sie in der Lage, einen wesentlich breiteren Markt zu bedienen.
Die weltweite Abdeckung von Starlink ermöglicht den Zugang zu hochwertigem Internet in jedem Winkel der Erde. Zum ersten Mal hängt die Verfügbarkeit des Internets nicht von der Nähe eines Landes oder einer Stadt zu Glasfaserleitungen ab, sondern von der Klarheit des Himmels über uns. Nutzer auf der ganzen Welt erhalten Zugang zu einem freien, ungebundenen globalen Internet, unabhängig von den ihrerseits teils korrupten und/oder unzulänglichen staatlichen Monopolen. Die Fähigkeit von Starlink, diese Monopole zu durchbrechen, katalysiert unglaublich weitreichende positive Veränderungen, die Milliarden von Menschen endlich in eine globale Cybergemeinschaft der Zukunft vereinen werden.
Ein wenig lyrische Abweichung: Was bedeutet das überhaupt?
Für die Menschen von heute, in einer Zeit allgegenwärtiger Vernetzung, ist das Internet wie die Luft, die wir atmen. Es ist einfach da. Doch wir sollten nicht seine unglaubliche Kraft vergessen, positive Veränderungen zu bringen – und wir stehen bereits im Mittelpunkt davon. Mit Hilfe des Internets können Menschen ihre Führer zur Verantwortung ziehen, mit anderen Menschen auf der anderen Seite der Welt kommunizieren, Gedanken austauschen und Neues erfinden. Das Internet vereint die Menschheit. Die Geschichte der Modernisierungen ist eine Geschichte der Entwicklung von Möglichkeiten für den Datenaustausch. Zunächst durch Reden und epische Poesie. Dann durch das Schreiben, das den Toten eine Stimme gibt, während sie sich an die Lebenden wenden; das Schreiben erlaubt es, Daten zu speichern und macht asynchrone Kommunikation möglich. Der Buchdruck brachte die Nachrichtenproduktion ins Laufen. Elektronische Kommunikation beschleunigte die Datenübertragung weltweit. Persönliche Geräte zur Notizaufnahme wurden zunehmend komplexer, entwickelten sich von Notizbüchern zu Mobiltelefonen, von denen jedes ein mit dem Internet verbundener Computer ist, der mit Sensoren ausgestattet ist und täglich besser in der Lage ist, unsere Bedürfnisse vorherzusehen.
Eine Person, die E-Mails und Computer im Lernprozess nutzt, hat bessere Chancen, die Grenzen eines nicht ideal entwickelten Gehirns zu überwinden. Umso erfreulicher ist es, dass Smartphones sowohl leistungsstarke Datenspeicher als auch Mittel zum Austausch von Ideen sind. Früher vertrauten Menschen beim Teilen ihrer Gedanken auf gesprochene Sprache und Notizen, heute ist es normal, dass Notizbücher selbst Ideen teilen, die von Menschen generiert wurden. Das traditionelle Modell hat eine Umkehrung erfahren. Eine logische Fortsetzung dieses Prozesses ist eine Form des kollektiven Metawissens durch persönliche Geräte, und untereinander verbunden. Und obwohl wir noch der verlorenen Verbindung zur Natur und der Einsamkeit nachtrauern, ist es wichtig, daran zu denken, dass Technologie und nur Technologie den Löwenanteil unserer Befreiung von den "natürlichen" Zyklen der Unwissenheit, vorzeitigen Sterbens (das vermeidbar ist), Gewalt, Hunger und Zahnzerfall verantwortet.
Wie?
Lassen Sie uns über das Geschäftsmodell und die Architektur des Starlink-Projekts sprechen.
Damit Starlink ein profitables Unternehmen werden kann, müssen die Einnahmen die Kosten für Bau und Betrieb übersteigen. Traditionell erfordert eine Investition höhere anfängliche Ausgaben, die Nutzung ausgeklügelter, spezialisierten Finanzierungen und Versicherungssystemen – alles notwendig, um einen Satelliten ins All zu bringen. Ein geostationärer Kommunikationssatellit kann 500 Millionen Dollar kosten, und der Zusammenbau sowie der Start können bis zu fünf Jahre in Anspruch nehmen. Daher bauen Unternehmen in diesem Bereich gleichzeitig auch Jets oder Containerschiffe. Unermessliche Ausgaben, Einnahmen, die gerade einmal die Finanzierungskosten decken, und ein vergleichsweise kleines operatives Budget. Im Gegensatz dazu bestand der Fehler des ursprünglichen Iridium darin, dass Motorola den Betreiber zwang, horrende Lizenzgebühren zu zahlen, wodurch das Unternehmen innerhalb weniger Monate bankrottging.
Traditionellen Satellitenunternehmen war es bisher notwendig, private Kunden zu bedienen und hohe Tarife für Datentransfere zu verlangen, um ihr Geschäft zu führen. Fluggesellschaften, abgelegene Außenposten, Schiffe, Konfliktgebiete und wichtige Infrastruktureinrichtungen zahlen etwa 5 US-Dollar pro MB, was 5000-mal teurer ist als die Kosten für traditionelle ADSL-Verbindungen, und das trotz der hohen Latenz und der relativ niedrigen Bandbreite von Satellitenverbindungen.
Starlink plant, mit terrestrischen Anbietern zu konkurrieren, was bedeutet, dass die Datenübertragung günstiger erfolgen muss, idealerweise unter 1 US-Dollar pro MB. Ist das möglich? Oder, falls es möglich ist, sollte die Frage anders lauten: Wie ist das möglich?
Die erste Zutat des neuen Gerichts ist der kostengünstige Start. Aktuell verkauft Falcon einen Start für 24 Tonnen für etwa 60 Millionen Dollar, was 2500 Dollar pro kg entspricht. Dabei gibt es jedoch deutlich höhere interne Kosten. Die Starlink-Satelliten werden mit wiederverwendbaren Trägerraketen gestartet, daher belaufen sich die marginalen Kosten eines Starts auf die Kosten einer neuen zweiten Stufe (etwa 4 Millionen Dollar), der Verkleidungen (1 Million) und des Bodenservices (~1 Million). Insgesamt sind das etwa 100.000 Dollar pro Satellit, also mehr als 1000-mal günstiger als der Start eines herkömmlichen Kommunikationssatelliten.
Die meisten Starlink-Satelliten werden jedoch mit Starship gestartet. Tatsächlich zeigt die Evolution von Starlink, wie in den aktualisierten Berichten der FCC dargestellt, einige Die interne Architektur des Projekts. Die Gesamtzahl der Satelliten in der Konstellation stieg von 1.584 auf 2.825, dann auf 7.518 und schließlich auf 30.000. Wenn man den Gesamtakkumulationen Glauben schenken mag, ist die Zahl noch höher. Die minimale Anzahl von Satelliten für die erste Entwicklungsphase, damit das Projekt lebensfähig bleibt, beträgt 60 Stück auf 6 Umlaufbahnen (insgesamt 360), während für eine vollständige Abdeckung innerhalb von 53 Grad vom Äquator 24 Umlaufbahnen mit jeweils 60 Satelliten (insgesamt 1.440) erforderlich sind. Das sind 24 Starts für Falcon mit etwa 150 Millionen Dollar an internen Ausgaben. Starship hingegen ist darauf ausgelegt, bis zu 400 Satelliten auf einmal zu starten, ungefähr zu den gleichen Kosten. Die Starlink-Satelliten müssen alle 5 Jahre ersetzt werden, sodass 6.000 Satelliten 15 Starship-Starts pro Jahr erfordern. Das würde rund 100 Millionen Dollar pro Jahr kosten, oder 15.000 Dollar pro Satellit. Jeder auf Falcon gestartete Satellit wiegt 227 kg; Satelliten, die auf Starship gestartet werden, könnten bis zu 320 kg wiegen und zusätzliche Geräte tragen, etwas größer sein und dabei die zulässige Nutzlast nicht überschreiten.
Woraus setzt sich der Preis eines Satelliten zusammen? Unter den Mitbewerbern sind die Starlink-Satelliten eher ungewöhnlich. Sie werden im flachen Zustand zusammengestellt, gelagert und gestartet, was die Massenproduktion äußerst vereinfacht. Erfahrungen haben gezeigt, dass die Produktionskosten in etwa den Kosten des Startsystems entsprechen sollten. Ist der Preisunterschied groß, dann werden die Ressourcen falsch verteilt, denn eine umfassende Senkung der marginozogenen Kosten bei der Reduzierung der Aufwendungen ist nicht so erheblich. Sind 100.000 Dollar pro Satellit bei einer ersten Charge von mehreren Hundert wirklich realistisch? Anders ausgedrückt, sind Starlink-Satelliten in ihrer Konstruktion wirklich nicht komplizierter als ein Auto?
Um diese Frage vollständig zu beantworten, muss man verstehen, warum die Kosten für einen Kommunikationssatelliten tausendmal höher sind, obwohl er nicht unbedingt tausendmal komplizierter ist. Einfach gesagt: Warum ist Weltraumtechnik so teuer? Es gibt viele Gründe dafür, doch der wichtigste in diesem Fall ist folgender: Wenn der Start eines Satelliten in den Orbit (vor Falcon) mehr als 100 Millionen kostet, muss er garantiert viele Jahre im Einsatz sein, um überhaupt Gewinn zu erzielen. Eine solche Zuverlässigkeit bei der ersten und einzigen Einheit zu gewährleisten, ist ein schmerzhafter Prozess, der sich über Jahre hinziehen kann und die Anstrengungen von Hunderten von Menschen erfordert. Fügen Sie die Kosten hinzu, und schon sind die zusätzlichen Prozesse leicht zu rechtfertigen, da der Start ohnehin schon teuer ist.
Starlink verändert dieses Paradigma, indem es Hunderte von Satelliten schafft, frühere Designfehler schnell behebt und Techniken der Massenproduktion einsetzt, um die Kosten zu kontrollieren. Ich kann mir persönlich gut vorstellen, dass an einem Starlink-Fertigungslinie ein Techniker etwas Neues in das Design integriert und alles mit einer Kunststoffklemme (in NASA-Qualität, versteht sich) innerhalb von ein oder zwei Stunden zusammenfügt, während er die erforderliche Austauschrate von 16 Satelliten pro Tag aufrechterhält. Der Starlink-Satellit besteht aus vielen komplizierten Teilen, aber ich sehe keinen Grund, warum die Kosten für die tausendste Einheit, die vom Band läuft, nicht auf 20.000 gesenkt werden können. Tatsächlich hat Elon im Mai auf Twitter geschrieben, dass die Produktionskosten eines Satelliten bereits unter den Startkosten liegen.
Betrachten wir einen durchschnittlichen Fall und analysieren wir die Amortisationszeit, indem wir die Zahlen runden. Ein Starlink-Satellit, dessen Zusammenbau und Start 100.000 kostet, hat eine Lebensdauer von 5 Jahren. Wird er sich amortisieren, und wenn ja, wie schnell?
In den nächsten 5 Jahren wird der Starlink-Satellit die Erde 30.000 Mal umkreisen. Während dieser anderthalb Stunden wird er den Großteil der Zeit über dem Ozean verbringen und vermutlich 100 Sekunden über einer dicht besiedelten Stadt. In diesem kurzen Zeitfenster überträgt er Daten, während er versucht, Einnahmen zu generieren. Wenn man annimmt, dass die Antenne 100 Strahlen unterstützt und jeder Strahl 100 Mbit/s überträgt, unter Verwendung moderner Kodierung wie , generiert der Satellit 1.000 Dollar Gewinn pro Umlauf – bei einem Abonnementpreis von 1 Dollar pro 1 GB. Das ist ausreichend, um die Kosten von 100.000 Dollar für das Deployment innerhalb einer Woche zu decken und vereinfacht die Kapitalstruktur erheblich. Die verbleibenden 29.900 Umläufe sind reiner Gewinn, abzüglich der fixen Kosten.
Die geschätzten Zahlen können stark variieren, sowohl nach oben als auch nach unten. Aber auf jeden Fall ist es eine ernsthafte Behauptung, wenn Sie in der Lage sind, eine qualitativ hochwertige Satellitengruppe für 100.000 oder sogar 1 Million USD pro Einheit im niedrigen Orbit zu platzieren. Selbst unter Berücksichtigung der lächerlich kurzen Nutzungsdauer kann der Starlink-Satellit in seiner Lebensdauer 30 PB Daten liefern – bei amortisierten Kosten von 0,003 USD pro 1 GB. Bei der Übertragung über größere Entfernungen steigen die Marginalkosten kaum an.
Um die Bedeutung dieses Modells zu verstehen, lassen Sie uns kurz einen Vergleich mit zwei anderen Modellen der Dateneinspeisung für Verbraucher anstellen: dem traditionellen – Glasfaserkabel – und der Satellitengruppe, die von einem Unternehmen angeboten wird, das sich nicht auf den Satellitenstart spezialisiert hat.
, der Frankreich und Singapur verbindet, wurde 2005 in Betrieb genommen. Die Bandbreite beträgt 1,28 Tb/s, die Investitionskosten belaufen sich auf 500 Millionen Dollar. Wenn er 10 Jahre lang mit voller Kapazität läuft und die Betriebskosten 100 % der Investitionskosten ausmachen, würde der Preis für die Übertragung bei 0,02 Dollar pro 1 GB liegen. Transatlantische Kabel sind kürzer und etwas günstiger, aber ein unterseeisches Kabel ist nur eine Komponente in einer langen Kette von Akteuren, die Geld für die Datenübertragung verlangen. Die Durchschnittskosten für Starlink liegen dabei um das Achtfache niedriger, und dies ist „alles inklusive“.
Wie ist das möglich? Der Starlink-Satellit enthält die gesamte komplexe Technik für die elektronische Vermittlung, die für die Verbindung von Glasfaserkabeln erforderlich ist. Statt teurer und zerbrechlicher Leitungen wird Vakuum zur Datenübertragung verwendet. Die Übertragung durch den Weltraum reduziert die Anzahl gemütlicher und veralteter Monopole und ermöglicht es Nutzern, sich mit deutlich weniger „Hardware“ zu verbinden.
Wir vergleichen mit dem konkurrierenden Anbieter OneWeb. OneWeb plant, eine Konstellation von 600 Satelliten zu schaffen, die über kommerzielle Anbieter zu einem Preis von etwa 20.000 Dollar pro kg gestartet werden sollen. Das Gewicht eines Satelliten beträgt 150 kg, was bedeutet, dass der Start einer Einheit im Optimalfall etwa 3 Millionen Dollar kosten wird. Die Kosten für die Satellitenhardware werden auf 1 Million Dollar pro Satellit geschätzt, sodass die Gesamtkosten der Konstellation bis 2027 voraussichtlich 2,6 Milliarden Dollar betragen werden. Die von OneWeb durchgeführten Tests haben eine Spitzenbandbreite von 50 Mbit/s gezeigt, idealerweise auf jedem der 16 Strahlen. Nach demselben Schema, nach dem wir die Kosten für Starlink berechnet haben, ergibt sich: Jeder Satellit von OneWeb generiert 80 Dollar pro Umlauf und wird in 5 Jahren insgesamt 2,4 Millionen Dollar einbringen – kaum ausreichend, um die Startkosten zu decken, wenn auch die Datenübertragung in abgelegene Regionen berücksichtigt wird. Insgesamt ergibt das 1,70 Dollar pro 1 GB.
Kürzlich wurden die Worte von Gwynne Shotwell zitiert, dass , was einen wettbewerbsfähigen Preis von 0,10 Dollar pro 1 GB bedeutet. Und das bei der ursprünglichen Starlink-Konfiguration: mit weniger optimierter Produktion, dem Start auf der Falcon und Einschränkungen bei der Datenübertragung – und nur mit Abdeckung im Norden der USA. Daraus ergibt sich, dass SpaceX einen unbestreitbaren Vorteil hat: Sie können bereits heute einen qualitativ besseren Satelliten zu einem Preis (pro Einheit) starten, der 15-mal niedriger ist als der der Konkurrenz. Starship wird den Abstand um das 100-fache vergrößern, wenn nicht mehr, sodass es nicht schwer vorstellbar ist, dass SpaceX bis 2027 30.000 Satelliten für weniger als 1 Milliarde Dollar startet, wobei den Großteil davon das Unternehmen selbst finanzieren wird.
Ich bin mir sicher, dass es optimistischere Analysen zu OneWeb und anderen vielversprechenden Entwicklern von Satellitengruppierungen gibt, aber ich weiß noch nicht, wie es bei ihnen aussieht.
Kürzlich hat Morgan Stanley , dass die Starlink-Satelliten 1 Million Dollar für die Montage und 830.000 Dollar für den Start kosten werden. . Interessanterweise sind die Zahlen ähnlich wie unsere Schätzungen zu den Kosten von OneWeb und liegen grob 10 Mal über der Schätzung der ursprünglichen Version von Starlink. Der Einsatz von Starship und die industrielle Produktion von Satelliten könnten die Kosten für den Einsatz von Satelliten auf etwa 35.000 €/Einheit senken. Das ist eine erstaunlich niedrige Zahl.
Der letzte Punkt bleibt — die Rentabilität pro Watt Sonnenenergie zu vergleichen, die von Starlink erzeugt wird. Basierend auf den Bildern auf ihrer Website hat jedes Satellitensolarmodul eine Fläche von etwa 60 qm, d.h. es erzeugt im Durchschnitt etwa 3 kW oder 4,5 kWh pro Umlauf. Schätzungsweise bringt jeder Umlauf 1.000 Dollar, während jeder Satellit etwa 220 Dollar pro kWh generiert. Das ist 10.000 Mal mehr als der Großhandelspreis für Sonnenenergie, was erneut bestätigt: . Und die Modulation von Mikrowellen zur Datenübertragung ist ein unverhältnismäßig hoher Zusatzaufwand.
Architektur von
Im vorherigen Abschnitt habe ich grob einen signifikanten Teil der Starlink-Architektur vorgestellt – wie sie mit der sehr ungleichmäßigen Bevölkerungsdichte der Erde interagiert. Der Starlink-Satellit sendet fokussierte Strahlen aus, die auf der Erdoberfläche Flecken bilden. Abonnenten innerhalb dieses Flecks teilen sich eine Bandbreite. Die Größe dieses Flecks wird durch grundlegende physikalische Gesetze bestimmt: Ursprünglich beträgt seine Breite (Höhe des Satelliten x Wellenlängenlänge / Antennendurchmesser), was für den Starlink-Satelliten im besten Fall einige Kilometer ausmacht.
In den meisten Städten liegt die Bevölkerungsdichte bei etwa 1000 Einwohnern pro km², wobei sie an einigen Orten noch höher sein kann. In bestimmten Gebieten Tokios oder auf Manhattan kann die Dichte sogar über 100.000 Personen pro Fläche betragen. Glücklicherweise gibt es in jedem solchen dicht besiedelten Stadtgebiet einen wettbewerbsfähigen Binnenmarkt für Breitband-Internet, ganz zu schweigen von einem hochentwickelten Mobilfunknetz. Dennoch kann, wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt viele Satelliten einer Gruppe über der Stadt vorhanden sind, die Bandbreite durch räumliche Verteilung der Antennen und Frequenzaufteilung erhöht werden. Mit anderen Worten, Dutzende von Satelliten können den stärksten Strahl an einem Punkt bündeln, während die Nutzer in dieser Region Bodenstationen verwenden, die die Anfragen zwischen den Satelliten verteilen.
Wenn zu Beginn der am besten geeignete Markt für Dienstleistungen abgelegene, ländliche oder vorstädtische Gebiete sind, werden die Mittel für weitere Erweiterungen aus hochwertigeren Dienstleistungen in dicht besiedelten Städten stammen. Das Szenario steht im krassen Gegensatz zu dem Standardmarktexpansionsschema, bei dem konkurrenzfähige Dienstleistungen, die auf Städte ausgerichtet sind, zwangsläufig einen Rückgang der Gewinne erleiden — während sie versuchen, in ärmere und weniger besiedelte Gebiete zu expandieren.
Vor einigen Jahren, als ich die Berechnungen anstellte, .
Ich habe die Daten aus diesem Bild entnommen und drei der untenstehenden Diagramme erstellt. Das erste zeigt die Häufigkeit der Landfläche nach Besiedlungsdichte. Am interessantesten ist, dass der Großteil der Erde überhaupt nicht besiedelt ist, während in praktisch keiner Region mehr als 100 Einwohner/km² zu finden sind.
Das zweite Diagramm zeigt die Häufigkeit der Menschen in Abhängigkeit von der Bevölkerungsdichte. Obwohl der Großteil des Planeten unbesiedelt bleibt, lebt die Mehrheit der Menschen in Gebieten mit 100–1000 Personen pro km². Die ausgeprägte Natur dieses Peaks (im erheblichen Maße größer) spiegelt die Bimodalität in den Urbanisierungsmustern wider. 100 Personen/km² gelten als relativ dünn besiedelte ländliche Gebiete, während eine Zahl von 1000 Personen/km² bereits für Vororte typisch ist. Stadtzentren weisen leicht 10.000 Personen/km² auf, während die Bevölkerung Manhattans bei 25.000 Personen/km² liegt.
Das dritte Diagramm zeigt die Bevölkerungsdichte in Bezug auf die Breite. Es ist deutlich zu erkennen, dass sich nahezu alle Menschen im Bereich von 20 bis 40 Grad nördlicher Breite konzentrieren. Dies ist zum großen Teil geographisch und historisch bedingt, da ein großer Teil der Südhalbkugel vom Ozean eingenommen wird. Dennoch stellt eine solche Bevölkerungsdichte eine herausfordernde Aufgabe für Gruppierungsarchitekten dar, da Satelliten in beiden Hemisphären gleich viel Zeit verbringen. Darüber hinaus wird ein Satellit, der sich beispielsweise in einem Winkel von 50 Grad um die Erde bewegt, länger in der Nähe dieser Breitengrenzen sein. Aus diesem Grund benötigt Starlink für die Versorgung des Nordens der USA nur 6 Umlaufbahnen, während für die Abdeckung des Äquators 24 erforderlich sind.
Es ist wahr, dass die Kombination aus Bevölkerungsdichte und der Dichte der Satellitengruppen die Auswahl der Orbits eindeutig macht. Jedes Histogramm entspricht einem von vier Berichten von SpaceX in der FCC. Persönlich habe ich den Eindruck, dass jeder neue Bericht eine Ergänzung des vorherigen darstellt. Dennoch ist es offensichtlich, wie zusätzliche Satelliten die Kapazität über den entsprechenden Regionen der Nordhalbkugel erhöhen. Im Gegensatz dazu bleibt eine erhebliche ungenutzte Kapazität über der Südhalbkugel bestehen – Freude, geliebte Australien!
Was passiert mit den Benutzerdaten, wenn sie den Satelliten erreichen? In der ursprünglichen Version hat der Starlink-Satellit diese sofort an eine dedizierte Bodenstation in der Nähe der Servicegebiete zurückgesendet. Diese Konfiguration nennt sich „direkte Rückholung“. In Zukunft werden die Starlink-Satelliten die Möglichkeit haben, über Laser miteinander zu kommunizieren. Der Datenaustausch wird über dicht besiedelten Städten seinen Höhepunkt erreichen, wobei die Daten über ein Netzwerk von Lasern in zwei Dimensionen verteilt werden können. Praktisch bedeutet das, dass es ein enormes Potenzial für ein verborgenes Kommunikationsnetzwerk innerhalb der Satellitennetzwerke gibt, was bedeutet, dass Benutzerdaten „an jedem geeigneten Ort zur Erde zurückgesendet“ werden können. Praktisch gesehen, denke ich, dass die Bodenstationen von SpaceX mit außerhalb der Städte.
Die Kommunikation zwischen Satelliten ist eine anspruchsvolle Aufgabe, insbesondere wenn die Satelliten sich nicht synchron bewegen. In den neuesten Berichten der FCC werden 11 ausgeprägte orbittiefe Satellitengruppen erwähnt. Innerhalb einer spezifischen Gruppe bewegen sich die Satelliten in derselben Höhe, unter dem gleichen Winkel und mit gleichem Exzentrizität. Das bedeutet, dass Laser die Satelliten relativ leicht in unmittelbarer Nähe finden können. Allerdings werden die Annäherungsgeschwindigkeiten zwischen den Gruppen in km/s gemessen. Daher muss die Kommunikation zwischen den Gruppen, falls sie überhaupt möglich ist, über kurze, schnell steuerbare Mikrowellenverbindungen erfolgen.
Die Topologie der Satellitengruppen erinnert an die Teilchen-Wellen-Theorie des Lichts und ist nicht besonders relevant für unser Beispiel. Aber ich finde sie faszinierend, weshalb ich sie in den Artikel aufgenommen habe. Wenn Sie an diesem Abschnitt nicht interessiert sind, können Sie direkt zu "Die Grenzen der fundamentalen Physik" springen.
Ein Tor – oder Donut – ist ein mathematisches Objekt, das durch zwei Radien definiert ist. Auf der Oberfläche eines Torus ist es ziemlich einfach, Kreise zu zeichnen: entweder parallel oder senkrecht zu seiner Form. Für Sie könnte es interessant sein zu entdecken, dass es noch zwei andere Familien von Kreisen gibt, die auf der Oberfläche eines Torus dargestellt werden können, und beide verlaufen durch das Loch in seiner Mitte und um den Rand. Dies sind die sogenannten , und ich habe diese Konstruktion verwendet, als ich 2015 den Torus für die Tesla-Spule „Burning Man“ entworfen habe.
Obwohl die Bahnen der Satelliten streng genommen Ellipsen und keine Kreise sind, gilt dieselbe Konstruktion auch für Starlink. Die Gruppe aus 4500 Satelliten auf mehreren orbitalen Ebenen, alle unter einem bestimmten Winkel, bildet eine kontinuierlich bewegte Schicht über der Erdoberfläche. Die nach Norden ausgerichtete Schicht über einem bestimmten Breitengrad dreht sich und bewegt sich zurück nach Süden. Um Kollisionen zu vermeiden, werden die Bahnen leicht gestreckt, sodass die nach Norden wandernde Schicht einige Kilometer höher (oder niedriger) ist als die nach Süden wandernde. Zusammen bilden diese beiden Schichten einen torusförmigen Körper, wie auf der stark vereinfachten Grafik unten dargestellt.
Ich erinnere daran, dass innerhalb dieses Torus die Kommunikation zwischen benachbarten Satelliten erfolgt. Im Allgemeinen gibt es keine direkten und dauerhaften Verbindungen zwischen Satelliten in unterschiedlichen Schichten, da die Annäherungsgeschwindigkeiten für die Laseransteuerung zu hoch sind. Der Datenübertragungsweg zwischen den Schichten verläuft hingegen über oder unter dem Torus.
Insgesamt werden 30.000 Satelliten in 11 ineinander verschachtelten Toren platziert, die weit hinter der Umlaufbahn der ISS zurückbleiben! Diese Grafik zeigt, wie all diese Schichten verpackt sind, ohne übertriebene Exzentrizität.
Und schließlich sollte man über die optimale Flughöhe nachdenken. Es gibt ein Dilemma: eine niedrige Höhe, die eine größere Bandbreite bei kleinerem Strahlumfang ermöglicht, oder eine höhere Höhe, die es erlaubt, den gesamten Planeten mit weniger Satelliten abzudecken? Im Laufe der Zeit gab es in Berichten der FCC von SpaceX immer häufigere Erwähnungen niedrigerer Höhen, da die Starship-Technologie sich weiterentwickelt und eine schnelle Bereitstellung größerer Konstellationen ermöglicht.
Eine geringe Höhe bietet auch andere Vorteile, darunter ein geringeres Risiko von Kollisionen mit Weltraummüll oder negative Folgen eines Geräteausfalls. Aufgrund des erhöhten atmosphärischen Widerstands werden Satelliten, die niedriger als die anderen Starlink-Satelliten (330 km) positioniert sind, innerhalb weniger Wochen nach dem Verlust der Orientierungssteuerung verglühen. In der Tat fliegen Satelliten normalerweise nicht in einer Höhe von 300 km, und die Aufrechterhaltung dieser Höhe würde einen eingebauten Krypton-Elektro-Raketenmotor sowie eine aerodynamische Form erfordern. Theoretisch könnte ein Satellit in einer spitz zulaufenden Form mit einem Elektro-Raketenmotor stabil in einer Höhe von 160 km fliegen, aber es ist unwahrscheinlich, dass SpaceX Satelliten so niedrig startet, da es noch einige Tricks gibt, um die Kapazität zu erhöhen.
Grenzen der fundamentalen Physik
Es scheint unwahrscheinlich, dass die Kosten für den Betrieb eines Satelliten jemals stark unter 35.000 US-Dollar fallen werden, selbst wenn die Produktion fortschrittlich und vollständig automatisiert ist und die Starship-Raumschiffe vollständig wiederverwendbar sind. Zudem ist noch nicht bekannt, welche physikalischen Einschränkungen auf den Satelliten anwendbar sein werden. Die oben angegebene Analyse geht von einer maximalen Bandbreite von 80 Gbit/s aus (gerundet auf 100 Strahlen, von denen jeder 100 Mbit/s übertragen kann).
Die obere Grenze der Kanalbandbreite ist festgelegt in und wird in der Bandbreitenstatistik angegeben (1+SNR). Die Bandbreite ist oft beschränkt durch , während SNR die verfügbare Leistung des Satelliten, das Hintergrundrauschen und die Störungen im Kanal aufgrund von . Ein weiteres bemerkenswertes Hindernis ist die Verarbeitungsrate. Die neuesten Xilinx Ultrascale+ FPGAs haben , was gut ist bei den aktuellen Einschränkungen der Informationskapazität des Kanals, ohne benutzerdefinierte ASICs zu entwickeln. Aber selbst dann werden 58 Gbit/s eine beachtliche Frequenzverteilung erfordern, wahrscheinlich in den Ka- oder V-Bändern. V (40–75 GHz) hat zugänglichere Zyklen, ist aber anfälliger für atmosphärische Absorption, insbesondere in feuchteren Gebieten.
Sind 100 Strahlen praktisch? Dieses Problem hat zwei Aspekte: die Strahlbreite und die Dichte des Elements des phasengesteuerten Antennenarrays. Die Strahlbreite wird durch die Wellenlänge geteilt durch den Durchmesser der Antenne bestimmt. Digitale phasengesteuerte Antennenarrays sind nach wie vor eine spezialisierte Technologie, aber die maximalen nutzbaren Größen werden durch die Breite bestimmt. (ca. 1 m), während die Nutzung von Funkkommunikation teuer wird. Die Wellenlänge im Ka-Bereich beträgt etwa 1 cm, während der Strahlungswinkel 0,01 Radiantik betragen sollte – bei einer Bandbreite von 50 % der Amplitude. Angenommen, der räumliche Winkel des Strahls beträgt 1 Steradiant (ähnlich dem Blickwinkel eines 50-mm-Objektivs), dann würden in diesem Bereich 2500 einzelne Strahlen ausreichen. Die Linearität impliziert, dass 2500 Strahlen mindestens 2500 Antennenelemente innerhalb des Gitters erfordern, was prinzipiell realisierbar, aber schwierig ist. Zudem wird alles stark erhitzen!
Insgesamt 2500 Kanäle, von denen jeder 58 Gb/s unterstützt, ergeben ein enormes Datenvolumen – grob geschätzt 145 Tb/s. Zum Vergleich, der gesamte Internetverkehr im Jahr 2020 . Gute Nachrichten für diejenigen, die sich um die grundsätzlich niedrige Bandbreite von Satelliteninternet Sorgen machen. Wenn das Netzwerk aus 30.000 Satelliten bis 2026 in Betrieb geht, könnte der globale Internetverkehr potenziell 800 Tb/s erreichen. Wenn zur gleichen Zeit etwa 500 Satelliten über dicht besiedelten Gebieten betrieben werden, würde die Spitzenkapazität jedes Satelliten bei etwa 800 Gb/s liegen, was zehnmal höher ist als unsere ursprünglichen Berechnungen. Das bedeutet, dass der finanzielle Zufluss potenziell um das Zehnfache steigen könnte.
Für einen Satelliten in einer Höhe von 330 Kilometern deckt ein Strahl von 0,01 Radien eine Fläche von 10 km² ab. In besonders dicht besiedelten Gebieten wie Manhattan leben auf solch einer Fläche bis zu 300.000 Menschen. Was passiert, wenn all diese gleichzeitig Netflix schauen (7 Mb/s in HD-Qualität)? Die gesamte Datenanforderung würde 2000 GB/s betragen, was etwa dem 35-fachen des derzeit strengen Limits ist, das durch das FPGA-basierte Serielle Interface auferlegt wird. Es gibt zwei mögliche Auswege aus dieser Situation, von denen physisch nur einer realisierbar ist.
Die erste Idee besteht darin, mehr Satelliten in den Orbit zu bringen, sodass zu jedem beliebigen Zeitpunkt mehr als 35 über Gebieten mit hoher Nachfrage schwebt. Wenn wir erneut 1 Steradiant für einen akzeptablen adressierbaren Abschnitt des Himmels und eine durchschnittliche Orbithöhe von 400 km betrachten, ergibt sich eine Gruppendichte von 0,0002 pro Quadratkilometer, oder insgesamt 100.000 — wenn sie gleichmäßig über die gesamte Erdoberfläche verteilt sind. Die gewählten Orbits von SpaceX erhöhen die Dichte der Abdeckung in dicht besiedelten Gebieten zwischen 20 und 40 Breitengraden erheblich, sodass die Zahl von 30.000 Satelliten schon magisch erscheint.
Die zweite Idee ist viel faszinierender, aber leider nicht umsetzbar. Wir erinnern uns, dass die Breite des Strahls durch die Breite des phasengesteuerten Antennenarrays bestimmt wird. Was wäre, wenn mehrere Arrays auf verschiedenen Satelliten ihre Leistungen kombinieren, um einen schmaleren Strahl zu erzeugen — ganz ähnlich wie bei Radioteleskopen wie dem (ein sehr großes Antennensystem)? Diese Methode bringt eine Herausforderung mit sich: Der Basis zwischen den Satelliten muss genau berechnet werden — mit einer Präzision von Submillimetern — um die Phase des Strahls zu stabilisieren. Und selbst wenn das möglich wäre, würde der resultierende Strahl wahrscheinlich keine seitlichen Nebenkeulen halten, aufgrund der geringen Dichte der Satellitengruppe am Himmel. Auf der Erde würde sich die Breite des Strahls auf einige Millimeter verengen (genügend, um eine Mobilfunkantenne zu verfolgen), aber es wären Millionen davon — wegen der schwachen zwischenzeitlichen Nullung. Danke .
Es stellt sich heraus, dass die Trennung der Kanäle durch Winkelversatz – denn die Satelliten sind am Himmel verteilt – angemessene Verbesserungen bei der Bandbreite bietet, ohne die Gesetze der Physik zu verletzen.
Anwendung
Wie sieht das Kundenprofil von Starlink aus? Standardmäßig handelt es sich um Hunderte Millionen von Nutzern, deren Dächer Antennen in der Größe einer Pizzaschachtel haben, es gibt jedoch auch andere Quellen mit hohem Einkommen.
In abgelegenen und ländlichen Gebieten sind für Erdstationen keine phasengesteuerten Antennenarrays erforderlich, um die Strahlbreite zu maximieren. Daher ist der Einsatz kleinerer Endgeräte möglich: von IoT-Asset-Trackern bis hin zu tragbaren Satellitentelefonen, Notfallbaken oder wissenschaftlichen Geräten zur Tierverfolgung.
In dicht besiedelten städtischen Umgebungen wird Starlink ein primäres und redundantes Transportnetz für Mobilfunknetze bereitstellen. Auf jeder Mobilfunkmasten kann eine leistungsstarke Erdstation installiert werden, die elektrische Energie aus dem Boden nutzt, um die Übertragung über die "letzte Meile" zu verstärken.
Und schließlich besteht auch in überfüllten Gebieten während der ersten Einführung die Möglichkeit, niederoorbitale Satelliten mit äußerst minimaler Latenz zu nutzen. Finanzunternehmen legen Ihnen beträchtliche Summen in die Hände – nur um wichtige Daten etwas schneller aus allen Ecken der Welt zu erhalten. Und selbst wenn die Daten über Starlink einen längeren Weg als gewohnt zurücklegen müssen – durch den Weltraum –, ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum um 50 % höher als in Quarzglas, was die Differenz bei der Übertragung über größere Distanzen mehr als ausgleicht.
Negative Auswirkungen
Der letzte Abschnitt widmet sich den negativen Auswirkungen. Ziel des Artikels ist es, Sie von Missverständnissen über das Projekt zu befreien, während potenzielle negative Folgen von Streitigkeiten am meisten Bedenken hervorrufen. Ich werde einige Informationen anführen, ohne übermäßige Interpretationen vorzunehmen. Ich bin schließlich kein Hellseher und habe auch keine Insider-Informationen von SpaceX.
Meiner Meinung nach hat der zunehmende Zugang zum Internet die ernsthaftesten Folgen. Selbst in meiner Heimatstadt Pasadena, einer lebhaften und technisch fortgeschrittenen Millionenstadt mit mehreren Observatorien, einer Universität von Weltrang und dem größten NASA-Zentrum, ist die Auswahl an Internetdiensten ziemlich begrenzt. Im gesamten Gebiet der USA und der restlichen Welt hat sich das Internet zu einem mietorientierten Versorgungsdienst entwickelt, wobei Anbieter lediglich ihre 50 Millionen Dollar im Monat in einer bequemen, nicht wettbewerbsorientierten Umgebung abschöpfen möchten. Praktisch jeder Dienst, der in Wohnungen und Wohnhäuser geliefert wird, ist eine Versorgungsleistung, doch die Qualität der Internetdienste ist weniger konsistent als die von Wasser, Strom oder Gas.
Das Problem des Status quo besteht darin, dass das Internet, im Gegensatz zu Wasser, Energie oder Gas, immer noch jung und schnell in Entwicklung ist. Wir finden ständig neue Verwendungsmöglichkeiten dafür. Das Revolutionärste ist bisher noch nicht entdeckt worden, doch die Paketpläne ersticken die Möglichkeit von Wettbewerb und Innovation. Milliarden von Menschen bleiben außen vor. Aufgrund von Geburtsumständen oder weil ihr Land zu weit von den Unterseekabeln entfernt ist, erhalten große Teile der Welt weiterhin Internet durch geostationäre Satelliten, und das zu Wucherpreisen.
Starlink hingegen, das kontinuierlich Internet aus dem Himmel liefert, verändert dieses Modell. Mir ist derzeit keiner besserer Weg bekannt, um Milliarden von Menschen mit dem Internet zu verbinden. SpaceX ist dabei, ein Internetanbieter zu werden und möglicherweise mit Google und Facebook zu konkurrieren. Wetten, dass Sie nicht einmal daran gedacht haben?
Dass Satelliteninternet die beste Option ist, ist nicht offensichtlich. SpaceX ist das einzige Unternehmen, das in der Lage ist, schnell eine umfangreiche Konstellation von Satelliten aufzubauen, da es ein Jahrzehnt benötigt hat, um das staatliche und militärische Monopol auf den Start von Raumfahrzeugen zu brechen. Selbst wenn Iridium den Mobiltelefonmarkt um das Zehnfache überholt hätte, wäre es dennoch nicht zu breiter Anwendung gelangt, wenn es nicht die traditionellen Startplätze genutzt hätte. Ohne SpaceX und sein einzigartiges Geschäftsmodell wäre es sehr wahrscheinlich, dass globales Satelliteninternet einfach niemals Realität wird.
Der zweite große Schlag wird die Astronomie treffen. Nach dem Start der ersten 60 Starlink-Satelliten kam es zu einer Welle der Kritik aus der internationalen astronomischen Gemeinschaft, da die massiv erhöhte Anzahl von Satelliten ihren Zugang zum Nachthimmel beeinträchtigen könnte. Es gibt ein Sprichwort: Unter Astronomen ist derjenige der Beste, dessen Teleskop am größten ist. Ohne Übertreibung ist es in der modernen Epoche eine äußerst schwierige Aufgabe, sich mit Astronomie zu beschäftigen; es erinnert an einen unaufhörlichen Kampf um die Verbesserung der Analysequalität vor dem Hintergrund zunehmender Lichtverschmutzung und anderer Störquellen.
Am wenigsten benötigt ein Astronom zehntausende heller Satelliten, die im Fokus des Teleskops blitzen. Tatsächlich erwarb die erste Iridium-Konstellation einen schlechten Ruf, weil sie durch große Sonnenkollektoren, die das Sonnenlicht auf kleine Bereiche der Erde reflektierten, "Überstrahlungen" verursachte. Es kam vor, dass sie eine Helligkeit erreichten, die einem Viertel des Mondes entsprach, und manchmal sogar zufällig empfindliche astronomische Sensoren beschädigten. Auch die Ängste, dass Starlink in die Frequenzbereiche eindringt, die in der Radioastronomie genutzt werden, sind nicht unbegründet.
Wenn Sie eine App zum Verfolgen von Satelliten herunterladen, können Sie an einem klaren Abend Dutzende von Satelliten am Himmel sehen. Satelliten sind nach Sonnenuntergang und vor Sonnenaufgang sichtbar, jedoch nur, wenn sie von Sonnenstrahlen beleuchtet werden. Später in der Nacht sind Satelliten im Schatten der Erde unsichtbar. Winzig und extrem weit entfernt bewegen sie sich sehr schnell. Es besteht die Möglichkeit, dass sie für weniger als eine Millisekunde einen entfernten Stern verdecken, aber ich denke, selbst das zu erfassen, ist eine echte Herausforderung.
Die starke Besorgnis über die Lichtverschmutzung am Himmel entstand durch die Tatsache, dass das erste Satellitennetzwerk nahe dem Terminator der Erde platziert wurde. Das bedeutet, dass Europa - es war Sommer - jede Nacht ein episches Schauspiel beobachtete, als die Satelliten in den Abenddämmerungen über den Himmel zogen. Simulationen basierend auf Berichten der FKS zeigten zudem, dass Satelliten in einer Höhe von 1.150 km auch nach astronomischen Dämmerungen sichtbar sein werden. Allgemein durchläuft die Dämmerung drei Phasen: die zivile, maritime und astronomische, was bedeutet, dass die Sonne sich 6, 12 und 18 Grad unter dem Horizont befindet. Am Ende der astronomischen Dämmerung befinden sich die Sonnenstrahlen etwa 650 km über der Oberfläche im Zenit, weit über der Atmosphäre und dem größten Teil der niedrigen erdnahen Umlaufbahn. Basierend auf Daten von , glaube ich, dass alle Satelliten in Höhen unter 600 km platziert werden. In diesem Fall wären sie in der Dämmerung sichtbar, jedoch nicht nach Einbruch der Nacht, was die potenziellen Auswirkungen auf die Astronomie erheblich verringern würde.
Ein drittes Problem ist der Weltraummüll. In Ich habe darauf hingewiesen, dass Satelliten und Trümmer unter 600 km in wenigen Jahren aufgrund des atmosphärischen Widerstands aus der Umlaufbahn verschwinden werden, was die Möglichkeit des Kessler-Syndroms erheblich verringert. SpaceX scheint sich um den Weltraummüll nicht zu kümmern und denkt anscheinend überhaupt nicht darüber nach. Ich sehe mir die Einzelheiten der Umsetzung von Starlink an und es fällt mir schwer, mir einen besseren Weg vorzustellen, um die Menge an Müll im Orbit zu reduzieren.
Die Satelliten werden auf eine Höhe von 350 km gebracht und fliegen dann mit ihren eingebauten Triebwerken in ihre vorgesehene Umlaufbahn. Jeder Satellit, der beim Start verloren geht, wird innerhalb weniger Wochen aus der Umlaufbahn fallen und wird in den nächsten Tausenden von Jahren nicht mehr irgendwo anders umherirren. Diese Platzierung sieht strategisch ein freies Eindringen vor. Zudem sind die Starlink-Satelliten flach im Querschnitt, was bedeutet, dass sie, wenn sie die Höhenkontrolle verlieren, in dichtere Schichten der Atmosphäre eintreten.
Wenige wissen, dass SpaceX ein Pionier in der Raumfahrt ist, da es alternative Befestigungsarten anstelle von Pyropatronen eingeführt hat. Praktisch alle Startplattformen verwenden Pyropatronen beim Starten von Stufen, Satelliten, Verkleidungen usw., wodurch die potenzielle Menge an Weltraummüll erhöht wird. Darüber hinaus hat SpaceX die Absicht, die oberen Stufen von der Umlaufbahn zu bringen, um zu verhindern, dass sie ewig im Weltraum umherirren und dort verfallen oder sich in der rauen Umgebung des Weltraums zersetzen.
Und schließlich das letzte Thema, das ich ansprechen möchte, ist die Möglichkeit, dass SpaceX das bestehende Monopol im Internet verdrängt, indem es ein eigenes schafft. In ihrem Bereich hat SpaceX die Starts bereits monopolisiert. Nur das Interesse rivalisierender Regierungen, einen garantierten Zugang zum Weltraum zu erhalten, hindert daran, teure und veraltete Raketen abzulehnen, die oft von großen, monopolistischen Rüstungsunternehmern zusammengestellt werden.
Es ist nicht schwer sich vorzustellen, dass SpaceX im Jahr 2030 jährlich 6000 seiner Satelliten starten wird, plus einige Spionagesatelliten – aus Gewohnheit. Die kostengünstigen und zuverlässigen Satelliten von SpaceX werden "Raum für Dritte" zum Verkauf anbieten. Jede Universität, die eine für den Einsatz im Weltraum geeignete Kamera entwickelt hat, kann diese ins All bringen, ohne die Kosten für den Bau einer eigenen Raumplattform tragen zu müssen. Mit solch fortschrittlichem und unbegrenztem Zugang zum Weltraum wird Starlink bereits mit Satelliten assoziiert, während die historischen Hersteller in die Vergangenheit verschwinden.
In der Geschichte gibt es Beispiele für visionäre Unternehmen, die eine so große Nische auf dem Markt besetzt haben, dass ihre Namen zum Synonym wurden: Hoover, Westinghouse, Kleenex, Google, Frisbee, Xerox, Kodak, Motorola, IBM.
Ein Problem kann auftreten, wenn ein marktführendes Unternehmen auf wettbewerbswidrige Praktiken zurückgreift, um seinen Marktanteil zu sichern, obwohl dies seit der Präsidentschaft von Reagan häufig nicht mehr verboten ist. SpaceX könnte das Monopol von Starlink bewahren, indem es andere Satellitengruppen zwingt, ihre Satelliten auf veralteten sowjetischen Raketen zu starten. Ähnliche Maßnahmen, die ergriffen wurden, , zusammen mit der Festsetzung von Preisen für Posttransporte, führte 1934 zu ihrem Zusammenbruch. Glücklicherweise wird SpaceX wahrscheinlich nicht für immer das absolute Monopol auf wiederverwendbare Raketen behalten.
Noch besorgniserregender ist die Vorstellung, dass der Einsatz von Zehntausenden von Satelliten durch SpaceX in einer niedrigen Umlaufbahn als Aneignung des Gemeinbesitzes betrachtet werden könnte. Ein privates Unternehmen könnte, um persönlichen Gewinn zu erzielen, einst öffentlich zugängliche und ungenutzte Orbit-Positionen dauerhaft in seinen Besitz bringen. Und obwohl die Innovationen von SpaceX es ermöglicht haben, tatsächlich Geld im Vakuum zu verdienen, wurde der Großteil des geistigen Kapitals von SpaceX auf Milliarden von Dollar aufgebaut, die aus dem Forschungshaushalt bereitgestellt wurden.
Auf der einen Seite sind Gesetze erforderlich, die private Investitionen sowie Forschung und Entwicklung schützen. Ohne diesen Schutz können Innovatoren ihre ehrgeizigen Projekte nicht finanzieren oder verlagern ihre Unternehmen dorthin, wo sie diese Sicherheit erhalten. In jedem Fall leidet die Allgemeinheit, da keine Gewinne erzielt werden. Auf der anderen Seite sind Gesetze notwendig, die die Menschen, die nominellen Eigentümer des allgemeinen Eigentums einschließlich des Himmels, vor rentenorientierten privaten Entitäten schützen, die öffentliche Güter aneignen. Weder das eine noch das andere ist an sich richtig oder sogar möglich. Die Entwicklungen von SpaceX bieten die Möglichkeit, eine goldene Mitte in diesem neuen Markt zu finden. Wir werden wissen, dass sie gefunden wurde, wenn wir die Innovationsfrequenz und die Schaffung des öffentlichen Wohlstands maximieren.
Abschließende Gedanken
Ich habe diesen Artikel geschrieben, sofort nachdem ich einen anderen beendet habe — . Es war eine aufregende Woche. Sowohl Starship als auch Starlink sind revolutionäre Technologien, die direkt vor unseren Augen und in unserem Leben entstehen. Wenn ich sehe, wie meine Enkel aufwachsen, werden sie wahrscheinlich mehr erstaunt sein, dass ich älter als Starlink bin, als darüber, dass es in meiner Kindheit keine Mobiltelefone (Museumsobjekte) oder überhaupt Internet gab.
Reiche und Militärs nutzen seit langem Satelliteninternet, aber ein flächendeckendes, allgemeines und erschwingliches Starlink ohne Starship ist schlichtweg unmöglich.
Über den Start wird seit langem gesprochen, jedoch ist Starship, eine durchaus kostengünstige und daher interessante Plattform, ohne Starlink nicht realisierbar.
Über bemannte Raumfahrt wird schon lange gesprochen, und wenn Sie ein , dann haben Sie freie Bahn. Mit Starship und Starlink wird die Erschließung des Weltraums durch Menschen zu einer erreichbaren, nahen Zukunft, in der der Weg von einem orbitalen Außenposten zu industrialisierten Städten im tiefen Weltraum nur einen Katzensprung entfernt ist.
Quelle: habr.com
