اینترنت ماهواره ای - یک "مسابقه" فضایی جدید؟

سلب مسئولیت. مقاله یک ترجمه توسعه یافته، تصحیح شده و به روز شده است انتشارات ناتان هرست. همچنین از برخی اطلاعات از مقاله در مورد استفاده شد نانوماهواره ها هنگام ساخت مواد نهایی

یک نظریه (یا شاید یک داستان هشداردهنده) در میان ستاره شناسان وجود دارد به نام سندرم کسلر، که به نام اخترفیزیکدان ناسا که آن را در سال 1978 ارائه کرد، نامگذاری شده است. در این سناریو، یک ماهواره در مدار یا جسم دیگری به طور تصادفی به دیگری برخورد کرده و تکه تکه می شود. این قطعات با سرعت ده ها هزار کیلومتر در ساعت به دور زمین می چرخند و هر چیزی را که در مسیرشان باشد از جمله سایر ماهواره ها را از بین می برند. این یک واکنش زنجیره ای فاجعه بار را به راه می اندازد که به ابری از میلیون ها تکه زباله فضایی ناکارآمد ختم می شود که بی انتها به دور سیاره می چرخد.

چنین رویدادی می تواند فضای نزدیک به زمین را بی فایده کند و هر ماهواره جدیدی را که به آن ارسال می شود نابود کند و احتمالاً دسترسی به فضا را به طور کلی مسدود کند.

بنابراین زمانی که SpaceX درخواستی را با FCC ارسال کرد (کمیسیون ارتباطات فدرال - کمیسیون ارتباطات فدرال، ایالات متحده آمریکا) برای ارسال 4425 ماهواره به مدار پایین زمین (LEO، مدار پایین زمین) برای ارائه یک شبکه اینترنت پرسرعت جهانی، FCC در این مورد نگران بود. بیش از یک سال شرکت به سوالات پاسخ داد کمیسیون‌ها و دادخواست‌های رقبا برای رد درخواست، از جمله تشکیل «طرح کاهش زباله‌های مداری» برای رفع ترس از آخرالزمان کسلر، ثبت شدند. در 28 مارس، FCC درخواست SpaceX را تایید کرد.

زباله های فضایی تنها چیزی نیست که FCC را نگران می کند و SpaceX تنها سازمانی نیست که تلاش می کند نسل بعدی صورت های فلکی ماهواره ای را بسازد. تعداد انگشت شماری از شرکت‌ها، چه جدید و چه قدیمی، از فناوری‌های جدید استقبال می‌کنند، برنامه‌های تجاری جدیدی را توسعه می‌دهند و از FCC درخواست می‌کنند تا به بخش‌هایی از طیف ارتباطاتی که برای پر کردن زمین با اینترنت سریع و قابل اعتماد نیاز دارند، دسترسی پیدا کنند.

نام های بزرگ - از ریچارد برانسون گرفته تا ایلان ماسک - همراه با پول کلان درگیر هستند. OneWeb برانسون تاکنون 1,7 میلیارد دلار جمع‌آوری کرده است و گوین شاتول، رئیس و مدیر شرکت SpaceX، ارزش این پروژه را 10 میلیارد دلار برآورد کرده است.

البته مشکلات بزرگی وجود دارد و تاریخ نشان می دهد که تأثیر آنها کاملاً نامطلوب است. بچه های خوب سعی می کنند شکاف دیجیتالی در مناطق محروم را پر کنند، در حالی که آدم های بد ماهواره های غیرقانونی را روی موشک ها قرار می دهند. و همه اینها در حالی رخ می دهد که تقاضا برای تحویل داده ها سر به فلک کشیده است: طبق گزارش سیسکو، در سال 2016، ترافیک اینترنت جهانی از 1 بایت فراتر رفت و به دوران زتابایت پایان داد.

اگر هدف فراهم کردن دسترسی خوب به اینترنت در جایی است که قبلاً وجود نداشت، پس ماهواره ها یک راه هوشمند برای رسیدن به این هدف هستند. در واقع، شرکت‌ها دهه‌هاست که این کار را با استفاده از ماهواره‌های بزرگ زمین‌ایستا (GSO) انجام می‌دهند، ماهواره‌هایی که در مدارهای بسیار بالایی قرار دارند که دوره چرخش آن‌ها برابر با سرعت چرخش زمین است و باعث می‌شود آنها در یک منطقه خاص ثابت شوند. اما به استثنای چند کار با تمرکز محدود، به عنوان مثال، بررسی سطح زمین با استفاده از 175 ماهواره در مدار پایین و ارسال 7 پتابایت داده به زمین با سرعت 200 مگابیت در ثانیه، یا وظیفه ردیابی محموله یا ارائه شبکه. دسترسی در پایگاه های نظامی، این نوع از ارتباطات ماهواره ای به اندازه کافی سریع و قابل اعتماد برای رقابت با فیبر نوری یا اینترنت کابلی مدرن نبود.

ماهواره‌های غیرزمین ثابت (Non-GSOs) شامل ماهواره‌هایی هستند که در مدار زمین متوسط ​​(MEO) در ارتفاعات بین 1900 تا 35000 کیلومتری از سطح زمین کار می‌کنند و ماهواره‌های مدار پایین زمین (LEO) که در ارتفاعات کمتر از 1900 کیلومتر می‌چرخند. . امروزه LEO ها بسیار محبوب می شوند و در آینده نزدیک انتظار می رود که اگر همه ماهواره ها اینگونه نباشند، قطعاً چنین خواهند بود.

در همین حال، مقررات برای ماهواره‌های غیرزمین ثابت مدت‌هاست که وجود داشته و بین آژانس‌های داخل و خارج از ایالات متحده تقسیم شده است: ناسا، FCC، DOD، FAA و حتی اتحادیه بین‌المللی مخابرات سازمان ملل همه در این بازی هستند.

با این حال، از نقطه نظر فن آوری مزایای زیادی وجود دارد. هزینه ساخت ماهواره با بهبود ژیروسکوپ ها و باتری ها به دلیل توسعه تلفن های همراه کاهش یافته است. همچنین پرتاب آنها ارزان تر شده است، تا حدی به لطف اندازه کوچکتر خود ماهواره ها. ظرفیت افزایش یافته است، ارتباطات بین ماهواره‌ای سیستم‌ها را سریع‌تر کرده است و ظروف بزرگی که به سمت آسمان هستند از مد می‌افتند.

یازده شرکت به همراه اسپیس ایکس پرونده‌هایی را به FCC ارسال کرده‌اند که هر کدام به روش خود به حل این مشکل پرداخته‌اند.

ایلان ماسک برنامه SpaceX Starlink را در سال 2015 اعلام کرد و شعبه ای از این شرکت را در سیاتل افتتاح کرد. او به کارمندان گفت: «ما می‌خواهیم ارتباطات ماهواره‌ای را به همان روشی که علم موشک را متحول کردیم، متحول کنیم.»

در سال 2016، این شرکت درخواستی را به کمیسیون ارتباطات فدرال ارائه کرد و به دنبال مجوز برای پرتاب 1600 (که بعداً به 800) ماهواره کاهش یافت، از هم اکنون تا سال 2021، و سپس برای پرتاب بقیه تا سال 2024 اقدام کرد. این ماهواره های نزدیک به زمین در 83 هواپیمای مداری مختلف به دور زمین خواهند چرخید. این صورت فلکی، همانطور که گروهی از ماهواره ها نامیده می شود، از طریق پیوندهای ارتباطی نوری (لیزری) با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند تا داده ها به جای بازگشت به زمین، از روی یک "پل" طولانی عبور کنند و نه بالا و پایین فرستاده می شود.

در این زمینه، مشتریان نوع جدیدی از پایانه‌ها را با آنتن‌های کنترل‌شده الکترونیکی نصب خواهند کرد که به‌طور خودکار به ماهواره‌ای که در حال حاضر بهترین سیگنال را ارائه می‌دهد وصل می‌شود - مشابه نحوه انتخاب برج‌ها توسط تلفن همراه. همانطور که ماهواره های LEO نسبت به زمین حرکت می کنند، سیستم هر 10 دقیقه یا بیشتر بین آنها جابه جا می شود. و از آنجایی که هزاران نفر از این سیستم استفاده خواهند کرد، به گفته پاتریشیا کوپر، معاون عملیات ماهواره ای در اسپیس ایکس، همیشه حداقل 20 نفر برای انتخاب در دسترس خواهند بود.

ترمینال زمینی باید ارزان‌تر و آسان‌تر از آنتن‌های ماهواره‌ای سنتی نصب شود، که باید از نظر فیزیکی به سمت قسمتی از آسمان که ماهواره زمین‌ایستا مربوطه در آن قرار دارد، جهت‌گیری شود. اسپیس ایکس می‌گوید که ترمینال بزرگ‌تر از یک جعبه پیتزا نخواهد بود (البته نمی‌گوید چه اندازه پیتزا خواهد بود).

ارتباط در دو باند فرکانسی Ka و Ku ارائه خواهد شد. هر دو به طیف رادیویی تعلق دارند، اگرچه از فرکانس‌های بسیار بالاتری نسبت به فرکانس‌های استریو استفاده می‌کنند. باند کا بالاترین از این دو است، با فرکانس های بین 26,5 گیگاهرتز و 40 گیگاهرتز، در حالی که باند Ku از 12 گیگاهرتز تا 18 گیگاهرتز در طیف قرار دارد. Starlink از FCC مجوز استفاده از فرکانس‌های خاصی را دریافت کرده است، معمولاً لینک بالا از پایانه به ماهواره در فرکانس‌های 14 گیگاهرتز تا 14,5 گیگاهرتز و لینک پایین از 10,7 گیگاهرتز تا 12,7 گیگاهرتز کار می‌کند و بقیه برای تله متری استفاده می‌شود. ردیابی و کنترل و همچنین اتصال ماهواره ها به اینترنت زمینی.

جدا از پرونده های FCC، اسپیس ایکس سکوت کرده و هنوز برنامه های خود را فاش نکرده است. و دانستن جزئیات فنی سخت است زیرا اسپیس ایکس کل سیستم را اجرا می کند، از اجزایی که روی ماهواره ها می روند تا موشک هایی که آنها را به آسمان می برند. اما برای موفقیت پروژه، بستگی به این دارد که آیا گفته می‌شود این سرویس بتواند سرعت‌های قابل مقایسه یا بهتر از فیبر با قیمت مشابه را همراه با قابلیت اطمینان و تجربه کاربری خوب ارائه دهد.

در ماه فوریه، اسپیس‌ایکس دو نمونه اولیه از ماهواره‌های استارلینک را که به شکل استوانه‌ای با پنل‌های خورشیدی بال مانند هستند، پرتاب کرد. تن تن A و B تقریباً یک متر طول دارند و ماسک از طریق توییتر تأیید کرد که آنها با موفقیت ارتباط برقرار کردند. اگر نمونه های اولیه به کار خود ادامه دهند، تا سال 2019 صدها نمونه دیگر به آنها خواهند پیوست. هنگامی که این سیستم عملیاتی شود، اسپیس ایکس به طور مداوم ماهواره های از کار افتاده را جایگزین می کند تا از ایجاد زباله های فضایی جلوگیری کند، سیستم به آنها دستور می دهد مدار خود را در یک مقطع زمانی مشخص پایین بیاورند و پس از آن شروع به سقوط و سوختن می کنند. اتمسفر. در تصویر زیر می توانید ببینید که شبکه Starlink پس از 6 راه اندازی چگونه به نظر می رسد.

کمی از تاریخ

در دهه 80، HughesNet یک مبتکر در فناوری ماهواره بود. آنتن های خاکستری به اندازه ظرف را می شناسید که DirecTV در بیرون خانه ها نصب می کند؟ آنها از HughesNet می آیند، که خود از پیشگام هوانوردی هوارد هیوز سرچشمه می گیرد. EVP Mike Cook می گوید: «ما فناوری اختراع کردیم که به ما امکان می دهد ارتباطات تعاملی را از طریق ماهواره ارائه دهیم.

در آن روزها، سیستم های شبکه آن زمان هیوز مالک دایرک تی وی بود و ماهواره های بزرگ زمین ثابتی را اداره می کرد که اطلاعات را به تلویزیون ها ارسال می کردند. در آن زمان و اکنون، این شرکت خدماتی مانند پردازش تراکنش های کارت اعتباری در پمپ بنزین ها را نیز به مشاغل ارائه می دهد. اولین مشتری تجاری والمارت بود که می خواست کارمندان را در سراسر کشور با یک دفتر خانگی در بنتونویل به هم متصل کند.

در اواسط دهه 90، این شرکت یک سیستم اینترنت هیبریدی به نام DirecPC ایجاد کرد: رایانه کاربر درخواستی را از طریق یک اتصال شماره گیری به یک وب سرور ارسال می کرد و پاسخی را از طریق ماهواره دریافت می کرد که اطلاعات درخواستی را به ظرف کاربر منتقل می کرد. با سرعت بسیار بالاتر از dial-up می تواند ارائه دهد.

در حدود سال 2000، هیوز شروع به ارائه خدمات دسترسی به شبکه دو طرفه کرد. اما پایین نگه داشتن هزینه خدمات، از جمله هزینه تجهیزات مشتری، به اندازه کافی برای مردم برای خرید آن یک چالش بوده است. برای انجام این کار، این شرکت تصمیم گرفت که به ماهواره های خود نیاز دارد و در سال 2007 Spaceway را پرتاب کرد. به گفته هیوز، این ماهواره که امروزه هنوز مورد استفاده قرار می گیرد، به ویژه در هنگام پرتاب اهمیت داشت، زیرا اولین ماهواره ای بود که از فناوری سوئیچینگ بسته داخلی پشتیبانی می کرد و اساساً تبدیل به اولین سوئیچ فضایی برای حذف پرش اضافی یک ایستگاه زمینی برای ارتباطات شد. دیگر. ظرفیت آن بیش از 10 گیگابیت بر ثانیه، 24 فرستنده 440 مگابیت بر ثانیه است، که به مشترکان فردی اجازه می دهد تا حداکثر 2 مگابیت بر ثانیه برای انتقال و حداکثر 5 مگابیت بر ثانیه برای دانلود داشته باشند. Spaceway 1 توسط بوئینگ بر اساس سکوی ماهواره ای بوئینگ 702 ساخته شد و وزن پرتاب دستگاه 6080 کیلوگرم بود. در حال حاضر، Spaceway 1 یکی از سنگین‌ترین فضاپیمای تجاری (SC) است - یک ماه قبل رکورد ماهواره Inmarsat 5 F4 را که با استفاده از پرتابگر Atlas 1 (5959 کیلوگرم) پرتاب شده بود، شکست. در حالی که سنگین ترین GSO تجاری، طبق ویکی پدیا، که در سال 2018 راه اندازی شد، 7 تن جرم دارد. این دستگاه مجهز به بار رله باند Ka (RP) است. PN شامل یک آرایه آنتن فازی 2 متری کنترل شده متشکل از 1500 عنصر است. PN پوشش چند پرتوی را برای اطمینان از پخش شبکه های برنامه های تلویزیونی مختلف در مناطق مختلف تشکیل می دهد. چنین آنتنی امکان استفاده انعطاف پذیر از قابلیت های فضاپیما را در شرایط متغیر بازار فراهم می کند.

در همین حال، شرکتی به نام Viasat قبل از پرتاب اولین ماهواره خود در سال 2008، حدود یک دهه را در تحقیق و توسعه سپری کرد. این ماهواره که ViaSat-1 نام دارد، از فناوری های جدیدی مانند استفاده مجدد از طیف استفاده می کند. این به ماهواره این امکان را می داد که بین پهنای باند مختلف انتخاب کند تا داده ها را بدون تداخل به زمین منتقل کند، حتی اگر داده ها را همراه با پرتوی از ماهواره دیگری ارسال می کرد، می توانست از آن محدوده طیفی در اتصالاتی که به هم پیوسته نیستند استفاده مجدد کند.

این امر سرعت و عملکرد بیشتری را فراهم می کرد. به گفته ریک بالدریج، رئیس Viasat، زمانی که این ماهواره وارد سرویس شد، توان عملیاتی 140 گیگابیت بر ثانیه داشت که بیشتر از مجموع تمام ماهواره‌های دیگر که ایالات متحده را پوشش می‌دادند.

بالدریج می گوید: «بازار ماهواره واقعاً برای افرادی بود که چاره ای نداشتند. «اگر نمی‌توانستید به راه دیگری دسترسی داشته باشید، این فناوری آخرین راه حل بود. اساساً پوشش همه جانبه داشت، اما واقعاً داده های زیادی را حمل نمی کرد. بنابراین، این فناوری عمدتاً برای کارهایی مانند معاملات در پمپ بنزین ها استفاده می شد.

در طول سال‌ها، HughesNet (که اکنون متعلق به EchoStar است) و Viasat در حال ساخت ماهواره‌های زمین ثابت سریع‌تر و سریع‌تر بوده‌اند. HughesNet EchoStar XVII (120 گیگابیت بر ثانیه) را در سال 2012، EchoStar XIX (200 گیگابیت بر ثانیه) را در سال 2017 منتشر کرد و قصد دارد EchoStar XXIV را در سال 2021 راه‌اندازی کند که این شرکت می‌گوید سرعت 100 مگابیت در ثانیه را به مصرف‌کنندگان ارائه می‌دهد.

ViaSat-2 در سال 2017 راه اندازی شد و اکنون ظرفیتی در حدود 260 گیگابیت بر ثانیه دارد و سه ViaSat-3 مختلف برای سال 2020 یا 2021 برنامه ریزی شده است که هر کدام بخش های مختلفی از کره زمین را پوشش می دهند. Viasat گفت که هر یک از سه سیستم ViaSat-3 پیش بینی می شود که دارای توان عملیاتی ترابیت در ثانیه باشد، که دو برابر سایر ماهواره هایی است که در مجموع به دور زمین می چرخند.

ما آنقدر ظرفیت در فضا داریم که پویایی ارائه این ترافیک را تغییر می دهد. هیچ محدودیتی در مورد آنچه که می توان ارائه کرد وجود ندارد. امروز تمام کاستی های ماهواره ها یکی یکی برطرف می شود.

کل این مسابقه سرعت به یک دلیل به وجود آمد، زیرا اینترنت (ارتباط دو طرفه) شروع به جایگزینی تلویزیون (ارتباط یک طرفه) به عنوان سرویسی کرد که از ماهواره ها استفاده می کند.

رونالد ون دربرگن، مدیر بخش انطباق در LeoSat می‌گوید: «صنعت ماهواره‌ای در یک جنون بسیار طولانی است و متوجه می‌شود که چگونه از انتقال ویدیوی یک طرفه به انتقال کامل داده‌ها می‌رود. نظرات زیادی در مورد نحوه انجام این کار، چه کاری، چه بازاری برای ارائه خدمات وجود دارد.

یک مشکل باقی می ماند

تاخیر انداختن. بر خلاف سرعت کلی، تأخیر مدت زمانی است که طول می کشد تا درخواست از رایانه شما به مقصد برسد و برگردد. فرض کنید روی پیوندی در یک وب‌سایت کلیک می‌کنید، این درخواست باید به سرور برود و برگردد (اینکه سرور با موفقیت درخواست را دریافت کرده است و می‌خواهد محتوای درخواستی را به شما بدهد)، پس از آن صفحه وب بارگیری می‌شود.

مدت زمان بارگذاری یک سایت به سرعت اتصال شما بستگی دارد. مدت زمانی که برای تکمیل درخواست دانلود نیاز است، تأخیر است. معمولاً در میلی ثانیه اندازه گیری می شود، بنابراین هنگام مرور وب قابل توجه نیست، اما زمانی که بازی های آنلاین انجام می دهید مهم است. با این حال، حقایقی وجود دارد که کاربران فدراسیون روسیه حتی زمانی که تاخیر (پینگ) نزدیک به یک ثانیه است، برخی از بازی‌ها را به صورت آنلاین انجام داده و موفق می‌شوند.

تأخیر در یک سیستم فیبر نوری به مسافت بستگی دارد، اما معمولاً چندین میکروثانیه در هر کیلومتر است؛ تأخیر اصلی از تجهیزات ناشی می‌شود، اگرچه با پیوندهای نوری با طول قابل‌توجه به دلیل این واقعیت است که در یک فیبر تأخیر بیشتر است. -خط ارتباط نوری (FOCL) سرعت نور تنها 60 درصد سرعت نور در خلاء است و همچنین بستگی زیادی به طول موج دارد. به گفته بالدریج، زمان تأخیر زمانی که شما درخواستی را به یک ماهواره GSO ارسال می کنید حدود 700 میلی ثانیه است - نور در خلاء فضا سریعتر از فیبر حرکت می کند، اما این نوع ماهواره ها دور هستند، به همین دلیل طول می کشد. علاوه بر بازی، این مشکل برای کنفرانس های ویدئویی، تراکنش های مالی و بازار سهام، نظارت بر اینترنت اشیا و سایر برنامه هایی که به سرعت تعامل متکی هستند، قابل توجه است.

اما مشکل تأخیر چقدر مهم است؟ بیشتر پهنای باند مورد استفاده در سراسر جهان به ویدئو اختصاص داده شده است. هنگامی که ویدیو اجرا می شود و به درستی بافر می شود، تأخیر یک عامل کمتر می شود و سرعت بسیار مهم تر می شود. جای تعجب نیست که Viasat و HughesNet تمایل دارند اهمیت تأخیر را برای اکثر برنامه‌ها به حداقل برسانند، اگرچه هر دو در تلاش هستند تا آن را در سیستم‌های خود نیز به حداقل برسانند. HughesNet از الگوریتمی برای اولویت بندی ترافیک بر اساس آنچه کاربران برای بهینه سازی تحویل داده ها توجه دارند، استفاده می کند. Viasat از معرفی یک صورت فلکی از ماهواره‌های مدار متوسط ​​زمین (MEO) برای تکمیل شبکه موجود خود خبر داد که باید تأخیر را کاهش دهد و پوشش را گسترش دهد، از جمله در عرض‌های جغرافیایی بالا که GSOهای استوایی تأخیر بالاتری دارند.

بالدریج می‌گوید: «ما واقعاً روی حجم بالا و هزینه‌های سرمایه بسیار بسیار پایین برای استقرار آن حجم متمرکز شده‌ایم. "آیا تاخیر به اندازه سایر ویژگی ها برای بازاری که پشتیبانی می کنیم مهم است"؟

با این وجود، راه حلی وجود دارد؛ ماهواره های LEO هنوز به کاربران بسیار نزدیکتر هستند. بنابراین شرکت‌هایی مانند SpaceX و LeoSat این مسیر را انتخاب کرده‌اند و قصد دارند مجموعه‌ای از ماهواره‌های بسیار کوچک‌تر و نزدیک‌تر را با تأخیر 20 تا 30 میلی‌ثانیه برای کاربران مستقر کنند.

کوک می گوید: «این یک مبادله است که چون آنها در مدار پایین تری قرار دارند، شما تأخیر کمتری از سیستم LEO دریافت می کنید، اما سیستم پیچیده تری دارید. "برای تکمیل یک صورت فلکی، شما باید حداقل صدها ماهواره داشته باشید، زیرا آنها در مدار پایین قرار دارند، و آنها در اطراف زمین حرکت می کنند، با سرعت بیشتری در افق می روند و ناپدید می شوند ... و شما نیاز به یک سیستم آنتن دارید که می تواند آنها را ردیابی کنید.»

اما ارزش یادآوری دو داستان را دارد. در اوایل دهه 90، بیل گیتس و چند تن از شرکای او حدود یک میلیارد دلار در پروژه ای به نام Teledesic سرمایه گذاری کردند تا پهنای باند را برای مناطقی که توانایی پرداخت شبکه را نداشتند یا به زودی خطوط فیبر نوری را مشاهده نخواهند کرد، فراهم کردند. ساخت یک صورت فلکی 840 (که بعداً به 288) LEO کاهش یافت، ضروری بود. بنیانگذاران آن در مورد حل مشکل تأخیر صحبت کردند و در سال 1994 از FCC خواستند از طیف Ka-band استفاده کند. آشنا به نظر می رسد؟

Teledesic قبل از شکست در سال 9 حدود 2003 میلیارد دلار خورد.

می‌گوید: «این ایده در آن زمان به دلیل هزینه‌های بالای نگهداری و خدمات برای کاربر نهایی کارساز نبود، اما در حال حاضر امکان‌پذیر به نظر می‌رسد. لری پرساستاد سیستم های اطلاعاتی در دانشگاه ایالتی کالیفرنیا، دومینگوئز هیلز، که از زمان ظهور Teledesic، سیستم های LEO را زیر نظر گرفته است. فناوری برای این کار به اندازه کافی پیشرفته نبود.

قانون مور و پیشرفت در فناوری باتری، حسگر و پردازنده تلفن همراه به صورت فلکی LEO فرصتی دوباره داد. افزایش تقاضا باعث می شود اقتصاد وسوسه انگیز به نظر برسد. اما در حالی که حماسه Teledesic در حال اجرا بود، صنعت دیگری تجربه مهمی را در راه اندازی سیستم های ارتباطی به فضا به دست آورد. در اواخر دهه 90، Iridium، Globalstar و Orbcomm به طور مشترک بیش از 100 ماهواره در مدار پایین را برای ارائه پوشش تلفن همراه به فضا پرتاب کردند.

زک منچستر، استادیار هوانوردی و فضانوردی در دانشگاه استنفورد می‌گوید: «ساخت یک صورت فلکی کامل سال‌ها طول می‌کشد، زیرا به یک دسته کامل پرتاب نیاز دارید، و این واقعاً گران است. در طول مدت، مثلاً پنج سال یا بیشتر، زیرساخت‌های برج سلولی زمینی به حدی گسترش یافته که پوشش واقعاً خوب است و به اکثر مردم می‌رسد.»

هر سه شرکت به سرعت ورشکست شدند. و در حالی که هر کدام با ارائه طیف کوچکتری از خدمات برای اهداف خاص، مانند چراغ های اضطراری و ردیابی محموله، خود را دوباره اختراع کرده اند، هیچ کدام موفق به جایگزینی خدمات تلفن همراه مبتنی بر برج نشده اند. طی چند سال گذشته، اسپیس ایکس طبق قرارداد، ماهواره هایی را برای ایریدیوم پرتاب کرده است.

منچستر می گوید: «ما قبلاً این فیلم را دیده بودیم. من هیچ تفاوت اساسی در شرایط فعلی نمی بینم.»

رقابت

SpaceX و 11 شرکت دیگر (و سرمایه گذاران آنها) نظر متفاوتی دارند. OneWeb در سال جاری ماهواره‌ها را راه‌اندازی می‌کند و انتظار می‌رود خدمات از اوایل سال آینده آغاز شود و پس از آن، صورت‌های فلکی بیشتری در سال‌های 2021 و 2023 با هدف نهایی 1000 ترابیت در ثانیه تا سال 2025 آغاز شوند. O3b که اکنون یکی از زیرمجموعه های SAS است، مجموعه ای متشکل از 16 ماهواره MEO دارد که چندین سال است که در حال بهره برداری هستند. Telesat قبلاً ماهواره‌های GSO را اجرا می‌کند، اما در حال برنامه‌ریزی یک سیستم LEO برای سال 2021 است که دارای پیوندهای نوری با تأخیر 30 تا 50 میلی‌ثانیه خواهد بود.

Upstart Astranis همچنین یک ماهواره در مدار ژئوسنکرون دارد و در چند سال آینده بیشتر مستقر خواهد شد. در حالی که آنها مشکل تأخیر را حل نمی کنند، این شرکت به دنبال کاهش شدید هزینه ها با همکاری با ارائه دهندگان اینترنت محلی و ساخت ماهواره های کوچکتر و بسیار ارزانتر است.

LeoSat همچنین قصد دارد اولین سری از ماهواره ها را در سال 2019 پرتاب کند و این صورت فلکی را در سال 2022 تکمیل کند. آنها به دور زمین در ارتفاع 1400 کیلومتری پرواز می کنند، با دیگر ماهواره های شبکه با استفاده از ارتباطات نوری متصل می شوند و اطلاعات را در باند کا به بالا و پایین منتقل می کنند. ریچارد ون دربرگن، مدیر اجرایی LeoSat می‌گوید، آنها طیف مورد نیاز را در سطح بین‌المللی به دست آورده‌اند و انتظار دارند به زودی تایید FCC را دریافت کنند.

به گفته ون دربرگن، فشار برای اینترنت ماهواره‌ای سریع‌تر عمدتاً مبتنی بر ساخت ماهواره‌های بزرگ‌تر و سریع‌تر با قابلیت انتقال داده‌های بیشتر بود. او آن را "لوله" می نامد: هر چه لوله بزرگتر باشد، اینترنت بیشتر می تواند از آن عبور کند. اما شرکت هایی مانند او با تغییر کل سیستم، زمینه های جدیدی برای بهبود پیدا می کنند.

Van der Breggen می گوید: کوچکترین نوع شبکه را تصور کنید - دو روتر سیسکو و یک سیم بین آنها. کاری که همه ماهواره‌ها انجام می‌دهند این است که یک سیم بین دو جعبه ایجاد می‌کنند... ما کل مجموعه سه تایی را به فضا تحویل خواهیم داد.»

LeoSat قصد دارد 78 ماهواره، هر کدام به اندازه یک میز ناهارخوری بزرگ و وزنی در حدود 1200 کیلوگرم را مستقر کند. آنها که توسط Iridium ساخته شده اند، مجهز به چهار پنل خورشیدی و چهار لیزر (یکی در هر گوشه) برای اتصال به همسایگان هستند. این ارتباطی است که فان دربرگن آن را مهم‌تر می‌داند. از نظر تاریخی، ماهواره ها سیگنال را به شکل V از ایستگاه زمینی به ماهواره و سپس به گیرنده منعکس می کردند. از آنجایی که ماهواره‌های LEO پایین‌تر هستند، نمی‌توانند تا این اندازه پرتاب کنند، اما می‌توانند خیلی سریع داده‌ها را بین خود انتقال دهند.

برای درک اینکه چگونه این کار می کند، فکر کردن به اینترنت به عنوان چیزی که یک موجود فیزیکی واقعی دارد مفید است. این فقط داده نیست، بلکه محل زندگی و نحوه حرکت آن داده است. اینترنت در یک مکان ذخیره نمی شود، سرورهایی در سرتاسر دنیا وجود دارند که حاوی اطلاعاتی هستند و زمانی که به آنها دسترسی پیدا می کنید، رایانه شما داده ها را از نزدیکترین سروری که آنچه شما به دنبال آن هستید می گیرد. کجاش مهمه؟ چقدر اهمیت دارد؟ نور (اطلاعات) تقریباً دو برابر سریعتر از فیبر در فضا حرکت می کند. و هنگامی که شما یک اتصال فیبر را در اطراف یک سیاره اجرا می کنید، باید یک مسیر انحرافی را از گره به گره، با مسیرهای انحرافی در اطراف کوه ها و قاره ها دنبال کند. اینترنت ماهواره ای این معایب را ندارد و زمانی که منبع داده دور است، با وجود افزودن چند هزار مایل به فاصله عمودی، تأخیر با LEO کمتر از تأخیر اینترنت فیبر نوری خواهد بود. به عنوان مثال، پینگ از لندن به سنگاپور می تواند به جای 112 186 میلی ثانیه باشد که به طور قابل توجهی اتصال را بهبود می بخشد.

وان دربرگن این وظیفه را اینگونه توصیف می کند: کل صنعت را می توان به عنوان توسعه یک شبکه توزیع شده در نظر گرفت که تفاوتی با کل اینترنت ندارد، فقط در فضا. تاخیر و سرعت هر دو نقش دارند.

در حالی که فناوری یک شرکت ممکن است برتر باشد، این یک بازی حاصل جمع صفر نیست و هیچ برنده یا بازنده ای وجود نخواهد داشت. بسیاری از این شرکت ها بازارهای مختلفی را هدف قرار می دهند و حتی به یکدیگر کمک می کنند تا به نتایج دلخواه خود برسند. برای برخی کشتی ها، هواپیماها یا پایگاه های نظامی، برای برخی دیگر مصرف کنندگان روستایی یا کشورهای در حال توسعه است. اما در نهایت، شرکت‌ها یک هدف مشترک دارند: ایجاد اینترنت در جایی که وجود ندارد یا به اندازه کافی وجود ندارد، و این کار را با هزینه کافی برای پشتیبانی از مدل کسب‌وکار خود انجام دهند.

ما فکر می کنیم که این واقعاً یک فناوری رقیب نیست. کوک از HughesNet می گوید: ما معتقدیم که به نوعی، هر دو فناوری LEO و GEO مورد نیاز هستند. برای انواع خاصی از برنامه‌ها، مانند پخش ویدیو، سیستم GEO بسیار مقرون به صرفه است. با این حال، اگر می‌خواهید برنامه‌هایی را اجرا کنید که نیاز به تأخیر کم دارند... LEO راه حلی است.

در واقع، HughesNet با OneWeb همکاری می کند تا فناوری دروازه ای را ارائه دهد که ترافیک را مدیریت می کند و با سیستم از طریق اینترنت تعامل دارد.

شاید متوجه شده باشید که صورت فلکی پیشنهادی LeoSat تقریباً 10 برابر کوچکتر از صورت فلکی SpaceX است. Van der Breggen می گوید که این خوب است، زیرا LeoSat قصد دارد به مشتریان شرکتی و دولتی خدمت کند و فقط چند حوزه خاص را پوشش می دهد. O3b اینترنت را به کشتی‌های کروز از جمله رویال کارائیب می‌فروشد و با ارائه‌دهندگان مخابراتی در ساموآی آمریکایی و جزایر سلیمان، که در آن کمبود اتصالات سیمی پرسرعت وجود دارد، شریک می‌شود.

یک استارت‌آپ کوچک تورنتو به نام Kepler Communications از CubeSats کوچک (به اندازه یک قرص نان) استفاده می‌کند تا دسترسی شبکه را به مشتریانی با تأخیر فراهم کند، 5 گیگابایت داده یا بیشتر را می‌توان در یک بازه زمانی 10 دقیقه‌ای به دست آورد که برای قطبی مرتبط است. اکتشاف، علم، صنعت و گردشگری. بنابراین، هنگام نصب یک آنتن کوچک، سرعت برای آپلود تا 20 مگابیت بر ثانیه و برای دانلود تا 50 مگابیت بر ثانیه خواهد بود، اما اگر از یک "دیش" بزرگ استفاده می کنید، سرعت بالاتر خواهد بود - 120 مگابیت / ثانیه برای آپلود و 150 مگابیت بر ثانیه برای دریافت. به گفته بالدریج، رشد قوی Viasat از ارائه اینترنت به خطوط هوایی تجاری ناشی می شود. آنها با یونایتد، جت بلو و امریکن و همچنین کانتاس، اس اس و دیگران قرارداد امضا کرده اند.

پس چگونه این مدل تجاری مبتنی بر سود، شکاف دیجیتالی را پر خواهد کرد و اینترنت را به کشورهای در حال توسعه و جمعیت‌های محرومی که ممکن است نتوانند به همان اندازه برای آن پرداخت کنند و مایل به پرداخت کمتر هستند، بیاورد؟ این به لطف فرمت سیستم امکان پذیر خواهد بود. از آنجایی که ماهواره‌های منفرد صورت فلکی LEO (مدار پایین زمین) در حرکت ثابت هستند، باید به طور مساوی در اطراف زمین توزیع شوند و باعث می‌شوند که گهگاه مناطقی را بپوشانند که هیچ‌کس در آن زندگی نمی‌کند یا جمعیت آن بسیار فقیر است. بنابراین، هر حاشیه ای که بتوان از این مناطق دریافت کرد، سود خواهد بود.

پرس می گوید: "حدس من این است که آنها قیمت های اتصال متفاوتی برای کشورهای مختلف خواهند داشت و این به آنها امکان می دهد اینترنت را در همه جا در دسترس قرار دهند، حتی اگر منطقه ای بسیار فقیر باشد." هنگامی که مجموعه ای از ماهواره ها وجود دارد، هزینه آن از قبل ثابت شده است، و اگر ماهواره بر فراز کوبا باشد و کسی از آن استفاده نکند، پس هر درآمدی که آنها می توانند از کوبا به دست آورند، حاشیه ای و رایگان است (نیاز به سرمایه گذاری اضافی ندارد).

ورود به بازار مصرف انبوه می تواند بسیار دشوار باشد. در واقع، بسیاری از موفقیت هایی که این صنعت به دست آورده است از ارائه اینترنت پرهزینه به دولت ها و کسب و کارها ناشی شده است. اما SpaceX و OneWeb به طور خاص در برنامه های تجاری خود، مشترکین آجر و ملات را هدف قرار داده اند.

به گفته ساچدف، تجربه کاربری برای این بازار مهم خواهد بود. شما باید زمین را با سیستمی بپوشانید که استفاده آسان، کارآمد و مقرون به صرفه باشد. ساچدف می گوید: «اما این به تنهایی کافی نیست. "شما به ظرفیت کافی نیاز دارید، و قبل از آن، باید از قیمت های مقرون به صرفه برای تجهیزات مشتری اطمینان حاصل کنید."

چه کسی مسئول مقررات است؟

دو مسئله بزرگی که SpaceX باید با FCC حل می‌کرد این بود که چگونه طیف ارتباطات ماهواره‌ای موجود (و آینده) تخصیص می‌یابد و چگونه می‌توان از زباله‌های فضایی جلوگیری کرد. اولین سوال بر عهده FCC است، اما سوال دوم برای ناسا یا وزارت دفاع ایالات متحده مناسب تر به نظر می رسد. هر دو اجسام در حال چرخش را برای جلوگیری از برخورد کنترل می کنند، اما هیچ یک تنظیم کننده نیستند.

منچستر از استنفورد می گوید: «واقعاً سیاست هماهنگ خوبی در مورد آنچه که باید در مورد زباله های فضایی انجام دهیم وجود ندارد. در حال حاضر، این افراد ارتباط موثری با یکدیگر ندارند و هیچ سیاست منسجمی وجود ندارد.»

مشکل پیچیده تر می شود زیرا ماهواره های LEO از بسیاری از کشورها عبور می کنند. اتحادیه بین المللی مخابرات نقشی شبیه به FCC دارد و طیفی را تعیین می کند، اما برای فعالیت در یک کشور، یک شرکت باید از آن کشور مجوز بگیرد. بنابراین، ماهواره‌های LEO باید بتوانند باندهای طیفی مورد استفاده خود را بسته به کشوری که در آن قرار دارند، تغییر دهند.

پرس می‌پرسد: «آیا واقعاً می‌خواهید SpaceX انحصار اتصال در این منطقه را داشته باشد؟» «لازم است فعالیت های آنها تنظیم شود و چه کسی حق دارد این کار را انجام دهد؟ فراملی هستند. FCC هیچ صلاحیتی در سایر کشورها ندارد."

با این حال، این FCC را ناتوان نمی کند. اواخر سال گذشته، یک استارت‌آپ کوچک دره سیلیکون به نام Swarm Technologies مجوز پرتاب چهار نمونه اولیه از ماهواره‌های ارتباطی LEO را که هر کدام کوچکتر از یک کتاب جلد شومیز بود، رد شد. ایراد اصلی FCC این بود که ردیابی ماهواره های کوچک ممکن است بسیار دشوار و در نتیجه غیرقابل پیش بینی و خطرناک باشد.

به هر حال Swarm آنها را راه اندازی کرد. IEEE Spectrum گزارش داد که یک شرکت سیاتل که خدمات پرتاب ماهواره را ارائه می دهد آنها را به هند فرستاد، جایی که آنها سوار بر موشکی شدند که ده ها ماهواره بزرگتر را حمل می کرد. FCC این را کشف کرد و شرکت را 900 دلار جریمه کرد که باید طی 000 سال پرداخت شود، و اکنون درخواست Swarm برای چهار ماهواره بزرگتر در هاله ای از ابهام قرار دارد زیرا این شرکت به صورت مخفیانه کار می کند. البته چند روز پیش خبری مبنی بر دریافت تاییدیه و برای 150 ماهواره کوچک. در کل پول و توانایی مذاکره راه حل بود. وزن ماهواره ها از 310 تا 450 گرم است، در حال حاضر 7 ماهواره در مدار هستند و شبکه کامل در اواسط سال 2020 مستقر خواهد شد. آخرین گزارش نشان می دهد که در حال حاضر حدود 25 میلیون دلار در این شرکت سرمایه گذاری شده است که دسترسی به بازار را نه تنها برای شرکت های جهانی باز می کند.

برای دیگر شرکت‌های اینترنتی ماهواره‌ای آینده و شرکت‌های موجود که ترفندهای جدید را بررسی می‌کنند، چهار تا هشت سال آینده برای تعیین اینکه آیا تقاضا برای فناوری آنها اینجا و اکنون وجود دارد یا اینکه ما شاهد تکرار تاریخ با Teledesic و Iridium خواهیم بود حیاتی خواهد بود. اما بعد از آن چه اتفاقی می افتد؟ به گفته ماسک، مریخ، هدف او استفاده از Starlink برای تأمین درآمد برای اکتشاف مریخ و همچنین انجام آزمایش است.

او به کارکنان خود گفت: «ما می‌توانیم از همین سیستم برای ایجاد یک شبکه در مریخ استفاده کنیم. مریخ همچنین به یک سیستم ارتباطی جهانی نیاز خواهد داشت و هیچ خط فیبر نوری یا سیم یا چیز دیگری وجود ندارد.

چند تبلیغ 🙂

از اینکه با ما ماندید متشکرم آیا مقالات ما را دوست دارید؟ آیا می خواهید مطالب جالب تری ببینید؟ با ثبت سفارش یا معرفی به دوستان از ما حمایت کنید 30٪ تخفیف برای کاربران Habr در آنالوگ منحصر به فرد سرورهای سطح ورودی که توسط ما برای شما اختراع شده است: تمام حقیقت در مورد VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps از 20 دلار یا چگونه سرور را به اشتراک بگذاریم؟ (در دسترس با RAID1 و RAID10، حداکثر 24 هسته و حداکثر 40 گیگابایت DDR4).

Dell R730xd 2 برابر ارزان تر است؟ فقط اینجا 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV از 199 دلار در هلند! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - از 99 دلار! در مورد بخوانید نحوه ساخت شرکت زیرساخت کلاس با استفاده از سرورهای Dell R730xd E5-2650 v4 به ارزش 9000 یورو برای یک پنی؟

منبع: www.habr.com