Artikel ini berasal dari seri
Solusi untuk masalah kembar ini adalah Starlink. Dengan merakit dan meluncurkan satelitnya sendiri, SpaceX dapat menciptakan dan menentukan pasar baru untuk akses komunikasi berbasis ruang angkasa yang sangat efisien dan demokratis, mengamankan pendanaan untuk membangun roket sebelum menenggelamkan perusahaan, dan meningkatkan nilai ekonominya menjadi triliunan. Jangan remehkan skala ambisi Elon. Secara total, tidak banyak industri di mana triliunan dolar berputar: energi, transportasi berkecepatan tinggi, komunikasi, TI, perawatan kesehatan, pertanian, pemerintahan, pertahanan. Terlepas dari kesalahpahaman umum,
Untuk pertama kalinya, Elon Musk mengalihkan pandangannya ke luar angkasa ketika dia ingin menyumbangkan $ 80 juta untuk misi menanam tanaman di wahana Mars. Mungkin biayanya 100 kali lebih banyak untuk membangun kota di Mars, jadi Starlink adalah taruhan utama Musk untuk mengamankan lautan uang sponsor yang sangat dibutuhkan.
Untuk apa?
Saya sudah merencanakan artikel ini sejak lama, tetapi baru minggu lalu saya memiliki gambaran lengkap. Kemudian Presiden SpaceX Gwynn Shotwell memberi Rob Baron wawancara yang luar biasa, yang kemudian dia liput untuk CNBC dengan cara yang bagus
Konsep
Apakah pengelompokan sebesar itu benar-benar diperlukan untuk Internet? Dan kenapa sekarang?
Hanya dalam ingatan saya, Internet telah berevolusi dari yang murni memanjakan akademis menjadi infrastruktur revolusioner pertama dan satu-satunya. Ini bukan topik yang layak untuk dibahas dalam artikel panjang, tetapi saya akan berasumsi bahwa secara global, kebutuhan akan Internet dan pendapatan yang dihasilkannya akan terus tumbuh sekitar 25% per tahun.
Saat ini, hampir semua dari kita mendapatkan Internet dari sejumlah kecil monopoli yang terisolasi secara geografis. Di AS, AT&T, Time Warner, Comcast, dan beberapa pemain kecil telah membagi wilayah untuk menghindari persaingan, melawan tiga kulit untuk mendapatkan layanan, dan bermandikan sinar kebencian yang hampir universal.
ISP memiliki alasan bagus untuk perilaku non-kompetitif, selain keserakahan yang memakan semua. Membangun infrastruktur untuk internetβmenara gelombang mikro dan serat optikβsangat, sangat mahal. Sangat mudah untuk melupakan sifat indah dari Internet. Nenek saya pertama kali bekerja dalam Perang Dunia II sebagai pemberi sinyal, dan kemudian telegraf bersaing untuk peran strategis utama dengan merpati pos! Bagi sebagian besar dari kita, jalan raya informasi adalah sesuatu yang fana, tidak berwujud, tetapi sedikit perjalanan melalui dunia fisik, yang memiliki perbatasan, sungai, gunung, lautan, badai, bencana alam, dan hambatan lainnya. Kembali pada tahun 1996, ketika jalur serat optik pertama diletakkan di dasar laut,
Pada suatu waktu saya bekerja di laboratorium optik dan (seingat saya) kami memecahkan rekor waktu itu dengan mengeluarkan kecepatan transmisi multipleks 500 Gb / s. Keterbatasan elektronik memungkinkan setiap serat dimuat sebesar 0,1% dari bandwidth teoretis. Lima belas tahun kemudian, kami siap melampaui ambang batas: jika transfer data melampaui itu, serat akan meleleh, dan kami sudah sangat dekat dengan ini.
Tetapi perlu untuk meningkatkan aliran data di atas bumi yang penuh dosa - ke luar angkasa, di mana satelit terbang mengelilingi "bola" sebanyak 30 kali dalam lima tahun. Tampaknya, solusi yang jelas - jadi mengapa tidak ada yang mengambilnya sebelumnya?
Konstelasi satelit Iridium, dikembangkan dan digunakan pada awal 1990-an oleh Motorola (masih ingat?), Menjadi jaringan komunikasi orbit rendah global pertama (sebagaimana menggoda dijelaskan dalam
Jika 66 satelit cukup untuk Iridium, lalu mengapa SpaceX membutuhkan puluhan ribu? Kenapa dia begitu berbeda?
SpaceX memasuki bisnis ini dari ujung yang berlawanan - dimulai dengan peluncuran. Menjadi pelopor di bidang pelestarian kendaraan peluncuran dan dengan demikian merebut pasar landasan peluncuran murah. Mencoba mengalahkan mereka dengan harga yang lebih rendah tidak akan menghasilkan banyak uang, jadi satu-satunya cara untuk mendapatkan keuntungan dari kelebihan kapasitas mereka adalah dengan menjadi pelanggan. Pengeluaran SpaceX untuk meluncurkan satelitnya sendiri -
Cakupan Starlink di seluruh dunia akan memberi Anda akses ke internet berkualitas tinggi di mana pun di dunia. Untuk pertama kalinya, ketersediaan Internet tidak bergantung pada kedekatan suatu negara atau kota dengan jalur serat optik, tetapi pada kemurnian langit di atasnya. Pengguna di seluruh dunia akan memiliki akses ke internet global yang bebas dari belenggu, terlepas dari berbagai tingkat monopoli pemerintah yang buruk dan/atau tidak jujur. Kemampuan Starlink untuk mendobrak monopoli ini memicu perubahan positif yang luar biasa besarnya yang pada akhirnya akan menyatukan miliaran orang ke dalam komunitas cybernetic global di masa depan.
Penyimpangan liris kecil: apa artinya ini?
Bagi orang-orang yang tumbuh dewasa ini di era konektivitas di mana-mana, Internet seperti udara yang kita hirup. Dia apa adanya. Tapi ini - jika Anda melupakan kekuatannya yang luar biasa untuk membawa perubahan positif - dan kita sudah berada di pusatnya. Dengan bantuan Internet, orang dapat meminta pertanggungjawaban pemimpin mereka, berkomunikasi dengan orang lain di belahan dunia lain, berbagi pemikiran, menciptakan sesuatu yang baru. Internet menyatukan umat manusia. Sejarah pemutakhiran adalah sejarah evolusi kemampuan berbagi data. Pertama, melalui pidato dan puisi epik. Kemudian - pada surat yang memberi suara kepada yang mati, dan mereka beralih ke yang hidup; menulis memungkinkan data disimpan dan memungkinkan komunikasi asinkron. Pers cetak telah menjalankan produksi berita. Komunikasi elektronik - telah mempercepat transfer data di seluruh dunia. Perangkat pencatat pribadi secara bertahap menjadi lebih kompleks, berkembang dari notebook ke ponsel, yang masing-masing merupakan komputer yang terhubung ke Internet, diisi dengan sensor dan setiap hari menjadi lebih baik dalam memprediksi kebutuhan kita.
Seseorang yang menggunakan tulisan dan komputer dalam proses kognisi memiliki peluang lebih baik untuk mengatasi keterbatasan otak yang berkembang tidak sempurna. Yang lebih menggembirakan lagi, ponsel adalah perangkat penyimpanan yang kuat dan mekanisme untuk bertukar ide. Jika orang-orang sebelumnya, berbagi pemikiran, mengandalkan pidato yang mereka buat sketsa di buku catatan, hari ini sudah menjadi norma jika buku catatan itu sendiri berbagi ide yang dihasilkan orang. Skema tradisional telah mengalami inversi. Kelanjutan logis dari proses tersebut adalah beberapa bentuk metakognisi kolektif, melalui perangkat pribadi,
Bagaimana?
Mari kita bicara tentang model bisnis dan arsitektur proyek Starlink.
Agar Starlink menjadi perusahaan yang menguntungkan, aliran dana harus melebihi biaya konstruksi dan pengoperasian. Secara tradisional, investasi modal melibatkan peningkatan biaya awal, penggunaan dana khusus yang canggih dan mekanisme asuransi, dan segalanya untuk meluncurkan satelit. Satelit komunikasi geostasioner dapat menelan biaya $500 juta dan membutuhkan waktu lima tahun untuk dibangun dan diluncurkan. Karena itu, perusahaan di kawasan ini sekaligus membangun kapal jet atau kapal peti kemas. Pengeluaran besar, aliran dana yang hampir tidak menutupi biaya pembiayaan, dan anggaran operasional yang relatif kecil. Sebaliknya, kegagalan Iridium asli adalah Motorola memaksa operator membayar biaya lisensi pembunuh, membuat perusahaan bangkrut hanya dalam beberapa bulan.
Untuk menjalankan bisnis seperti itu, perusahaan satelit tradisional harus melayani pelanggan pribadi dan membebankan tarif data yang tinggi. Maskapai penerbangan, pos terdepan, kapal, zona perang, dan situs infrastruktur utama membayar sekitar $5 per MB, yang merupakan 1 kali biaya ADSL tradisional, terlepas dari latensi data dan bandwidth satelit yang relatif rendah.
Starlink berencana untuk bersaing dengan penyedia layanan terestrial, yang berarti harus mengirimkan data lebih murah dan, idealnya, mengenakan biaya kurang dari $1 per 1 MB. Apa itu mungkin? Atau, karena ini mungkin, orang harus bertanya: bagaimana mungkin?
Bahan pertama dari hidangan baru ini adalah peluncuran yang murah. Saat ini, Falcon menjual peluncuran 24 ton dengan harga sekitar $60 juta, yaitu $2500 per kg. Namun, ternyata ada lebih banyak biaya internal. Satelit Starlink akan diluncurkan pada kendaraan peluncuran yang dapat digunakan kembali, sehingga biaya marjinal dari peluncuran tunggal adalah biaya tahap kedua baru (sekitar $1 juta), fairing (4 juta) dan dukungan darat (~1 juta). Total: sekitar 1 ribu dolar untuk sebuah satelit, mis. lebih dari 100 kali lebih murah daripada meluncurkan satelit komunikasi konvensional.
Namun, sebagian besar satelit Starlink akan diluncurkan di Starship. Memang, evolusi Starlink, seperti laporan yang diperbarui ke acara FCC, menyediakan beberapa
Berapa harga satelit? Di antara saudara-saudara, satelit Starlink agak tidak biasa. Mereka dirakit, disimpan dan diluncurkan datar dan karena itu sangat mudah untuk diproduksi secara massal. Seperti yang diperlihatkan oleh pengalaman, biaya produksi harus kira-kira sama dengan biaya peluncur. Jika perbedaan harga besar, itu berarti sumber daya tidak dialokasikan dengan benar, karena pengurangan biaya marjinal secara komprehensif sambil mengurangi biaya tidak terlalu besar. Benarkah 100 ribu dolar per satelit dengan batch pertama beberapa ratus? Dengan kata lain, apakah satelit Starlink di perangkat tidak lebih rumit dari mesin?
Untuk menjawab pertanyaan ini sepenuhnya, Anda perlu memahami mengapa biaya satelit komunikasi yang mengorbit 1000 kali lebih tinggi, meskipun tidak 1000 kali lebih rumit. Sederhananya, mengapa perangkat keras luar angkasa begitu mahal? Ada banyak alasan untuk ini, tetapi yang paling menarik dalam kasus ini adalah ini: jika peluncuran satelit ke orbit (sebelum Falcon) menelan biaya lebih dari 100 juta, itu harus dijamin untuk bekerja selama bertahun-tahun - untuk membawa setidaknya beberapa laba. Untuk memastikan keandalan dalam pengoperasian produk pertama dan satu-satunya adalah proses yang menyakitkan dan dapat berlangsung selama bertahun-tahun, membutuhkan upaya ratusan orang. Tambahkan ke biayanya, dan mudah untuk membenarkan proses tambahan saat peluncurannya sudah mahal.
Starlink mendobrak paradigma tersebut dengan membangun ratusan satelit, dengan cepat memperbaiki kekurangan desain awal, dan mendatangkan teknisi produksi massal untuk mengelola biaya. Sangat mudah bagi saya untuk secara pribadi membayangkan pipa Starlink di mana seorang teknisi mengintegrasikan sesuatu yang baru ke dalam desain dan mengikat semuanya dengan pengikat plastik (tingkat NASA, tentu saja) dalam satu atau dua jam, mempertahankan tingkat penggantian yang diperlukan sebanyak 16 satelit / hari. Satelit Starlink terdiri dari banyak bagian yang rumit, tetapi saya tidak melihat alasan mengapa biaya unit seperseribu yang keluar dari jalur perakitan tidak dapat diturunkan menjadi 20 ribu.Memang, pada bulan Mei, Elon menulis di Twitter bahwa biayanya pembuatan satelit sudah lebih rendah dari biaya peluncuran.
Mari ambil kasus rata-rata dan analisis waktu pengembalian dengan membulatkan angka. Satu satelit Starlink, yang biaya perakitan dan peluncurannya 100, telah beroperasi selama 5 tahun. Apakah itu akan terbayar dengan sendirinya, dan jika demikian, seberapa cepat?
Dalam 5 tahun, satelit Starlink akan mengelilingi Bumi sebanyak 30 kali. Dalam setiap orbit satu setengah jam ini, dia akan menghabiskan sebagian besar waktunya di atas lautan dan mungkin 000 detik di atas kota berpenduduk padat. Di jendela pendek ini, dia menyiarkan data, terburu-buru untuk mendapatkan uang. Dengan asumsi bahwa antena mendukung 100 pancaran, dan setiap pancaran mentransmisikan 100 Mbps, menggunakan pengkodean modern seperti
Jumlah yang diperkirakan dapat sangat bervariasi, dan di kedua arah. Tetapi bagaimanapun juga, jika Anda dapat menempatkan konstelasi satelit yang berkualitas ke orbit rendah untuk 100 - atau bahkan 000 juta / unit - ini adalah aplikasi yang serius. Bahkan dengan waktu penggunaan yang sangat singkat, satelit Starlink mampu mengirimkan 1 Pb data selama masa pakainya - dengan biaya diamortisasi sebesar $30 per GB. Pada saat yang sama, saat mentransmisikan jarak yang lebih jauh, biaya marjinal praktis tidak meningkat.
Untuk memahami pentingnya model ini, mari kita bandingkan dengan dua model lain untuk pengiriman data ke konsumen: kabel serat optik tradisional, dan konstelasi satelit yang ditawarkan oleh perusahaan yang tidak berspesialisasi dalam peluncuran satelit.
Bagaimana ini mungkin? Satelit Starlink mencakup semua hal peralihan elektronik kompleks yang diperlukan untuk menghubungkan kabel serat optik, hanya menggunakan vakum alih-alih kabel yang mahal dan rapuh untuk transmisi data. Transmisi ruang mengurangi jumlah monopoli yang nyaman dan usang, memungkinkan pengguna berkomunikasi melalui lebih sedikit perangkat keras.
Sebanding dengan pengembang satelit pesaing OneWeb. OneWeb berencana untuk membuat konstelasi 600 satelit, yang akan diluncurkan melalui vendor komersial dengan harga sekitar $20 per 000 kg. Berat satu satelit adalah 1 kg, yaitu, dalam skenario yang ideal, peluncuran satu unit kira-kira 150 juta Biaya perangkat keras satelit diperkirakan 3 juta per satelit, yaitu. pada tahun 1, biaya seluruh pengelompokan akan menjadi 2027 miliar Pengujian yang dilakukan oleh OneWeb menunjukkan throughput 2,6 Mb / s. di puncak, idealnya, untuk masing-masing dari 50 balok. Mengikuti skema yang sama dengan yang kami hitung biaya Starlink, kami mendapatkan: setiap satelit OneWeb menghasilkan $ 16 per orbit, dan hanya dalam 80 tahun akan menghasilkan $ 5 juta - hampir tidak menutupi biaya peluncuran, jika kami juga menghitung transmisi data ke jarak jauh daerah . Total kita mendapatkan $2,4 untuk 1,70 GB.
Gwynn Shotwell baru-baru ini dikutip mengatakan itu
Saya yakin ada analisis yang lebih optimis tentang OneWeb dan pengembang konstelasi pemula lainnya, tetapi saya belum tahu cara kerjanya.
Baru-baru ini Morgan Stanley
Poin terakhir tetap - untuk membandingkan keuntungan per 1 W energi matahari yang dihasilkan untuk Starlink. Menurut foto-foto di situs web mereka, setiap tata surya satelit berukuran sekitar 60 meter persegi. rata-rata menghasilkan sekitar 3 kW atau 4,5 kWh per putaran. Diperkirakan setiap orbit akan menghasilkan $1000 dan setiap satelit akan menghasilkan sekitar $220 per kWh. Ini 10 kali lipat dari biaya grosir energi matahari, yang sekali lagi menegaskan:
Arsitektur
Di bagian sebelumnya, saya agak kasar memperkenalkan bagian yang tidak sepele dari arsitektur Starlink - cara kerjanya dengan kepadatan populasi planet yang sangat tidak merata. Satelit Starlink memancarkan sinar terfokus yang membentuk bintik-bintik di permukaan planet. Pelanggan di tempat berbagi satu bandwidth. Dimensi titik ditentukan oleh fisika dasar: awalnya lebarnya (tinggi satelit x panjang gelombang mikro / diameter antena), yang untuk satelit Starlink, paling banter, beberapa kilometer.
Di sebagian besar kota, kepadatan penduduk sekitar 1000 orang/km persegi, meskipun di beberapa tempat kepadatannya lebih tinggi. Di beberapa area Tokyo atau Manhattan, bisa ada lebih dari 100 orang per tempat. Untungnya, kota berpenduduk padat seperti itu memiliki pasar domestik yang kompetitif untuk internet broadband, belum lagi jaringan telepon seluler yang sangat berkembang. Namun demikian, jika pada waktu tertentu terdapat banyak satelit dengan konstelasi yang sama di atas kota, throughput dapat ditingkatkan dengan mendiversifikasi antena secara spasial, serta dengan mendistribusikan frekuensi. Dengan kata lain, lusinan satelit dapat memfokuskan pancaran paling kuat pada satu titik, dan pengguna di wilayah tersebut akan menggunakan terminal darat yang akan mendistribusikan permintaan di antara satelit.
Jika pada tahap awal pasar yang paling cocok untuk menjual layanan adalah daerah terpencil, pedesaan atau pinggiran kota, maka dana untuk peluncuran lebih lanjut akan datang dari layanan yang lebih baik khususnya ke kota-kota padat penduduk. Skenarionya adalah kebalikan dari pola ekspansi pasar standar, di mana layanan kota-sentris kompetitif pasti mengalami penurunan keuntungan karena mereka mencoba untuk memperluas ke daerah yang lebih miskin dan kurang padat penduduknya.
Beberapa tahun yang lalu ketika saya menghitung,
Saya mengambil data dari gambar ini dan menyusun 3 plot di bawah ini. Yang pertama menunjukkan frekuensi luas lahan menurut kepadatan penduduk. Hal yang paling menarik adalah sebagian besar Bumi tidak berpenghuni sama sekali, padahal praktis tidak ada wilayah yang memiliki lebih dari 100 orang per km persegi.
Grafik kedua menunjukkan frekuensi orang berdasarkan kepadatan penduduk. Dan meskipun sebagian besar planet ini tidak berpenghuni, sebagian besar orang tinggal di daerah yang berpenduduk 100-1000 orang per km persegi. Sifat meluas dari puncak ini (urutan besarnya lebih besar) mencerminkan bimodalitas dalam pola urbanisasi. 100 orang/km1000. - ini adalah daerah pedesaan yang relatif jarang penduduknya, sedangkan angka 10 orang / km persegi. ciri khas daerah pinggiran. Pusat kota dengan mudah menunjukkan 000 orang/km25, tetapi populasi Manhattan adalah 000 orang/kmXNUMX.
Grafik ketiga menunjukkan kepadatan penduduk berdasarkan garis lintang. Terlihat bahwa hampir semua penduduk terkonsentrasi pada kisaran 20-40 derajat Lintang Utara. Jadi, pada umumnya, ia berkembang secara geografis dan historis, karena sebagian besar belahan bumi selatan ditempati oleh lautan. Namun kepadatan populasi ini merupakan tantangan yang menakutkan bagi kelompok arsitek, seperti satelit menghabiskan jumlah waktu yang sama di kedua belahan. Selain itu, satelit yang mengorbit Bumi, pada sudut, katakanlah, 50 derajat, akan menghabiskan lebih banyak waktu lebih dekat ke batas garis lintang yang ditunjukkan. Inilah mengapa Starlink hanya membutuhkan 6 orbit untuk melayani bagian utara AS, sedangkan 24 untuk menutupi ekuator.
Memang, jika kita menggabungkan grafik kepadatan populasi dengan grafik kepadatan konstelasi satelit, pilihan orbit menjadi jelas. Setiap grafik batang mewakili satu dari empat laporan SpaceX ke FCC. Secara pribadi, menurut saya setiap laporan baru seperti tambahan dari yang sebelumnya, tetapi bagaimanapun juga, tidak sulit untuk melihat bagaimana satelit tambahan meningkatkan kapasitas di wilayah yang sesuai di belahan bumi utara. Sebaliknya, sejumlah bandwidth yang tidak terpakai tetap ada di belahan bumi selatan - bergembiralah, Australia yang terkasih!
Apa yang terjadi pada data pengguna saat mencapai satelit? Dalam versi aslinya, satelit Starlink segera mengirimkannya kembali ke stasiun bumi khusus di dekat area layanan. Konfigurasi ini disebut "relay langsung". Nantinya, satelit Starlink akan dapat berkomunikasi satu sama lain melalui laser. Pertukaran data akan memuncak di kota-kota padat penduduk, tetapi data dapat didistribusikan melalui jaringan laser dalam dua dimensi. Dalam praktiknya, ini berarti ada peluang besar untuk backhaul tersembunyi di jaringan satelit, yaitu data pengguna dapat "dikirim ulang ke Bumi" di lokasi mana pun yang sesuai. Dalam praktiknya, menurut saya stasiun bumi SpaceX akan digabungkan
Ternyata komunikasi satelit-ke-satelit bukanlah tugas yang sepele jika satelit tidak bergerak bersama. Laporan terbaru ke FCC melaporkan 11 kelompok orbit satelit yang berbeda. Dalam kelompok tertentu, satelit bergerak pada ketinggian yang sama, pada kemiringan yang sama, dengan eksentrisitas yang sama, yang berarti laser dapat menemukan satelit dalam jarak dekat dengan relatif mudah. Tetapi kecepatan pendekatan antar kelompok diukur dalam kilometer per detik, jadi komunikasi antar kelompok, jika memungkinkan, harus melalui tautan gelombang mikro yang pendek dan cepat dikontrol.
Topologi grup orbital seperti teori gelombang-partikel cahaya dan tidak benar-benar berlaku untuk contoh kita, tapi menurut saya ini bagus, jadi saya memasukkannya ke dalam artikel. Jika Anda tidak tertarik dengan bagian ini, lewati langsung ke "Keterbatasan Fisika Dasar".
Torus - atau donat - adalah objek matematika yang ditentukan oleh dua jari-jari. Menggambar lingkaran pada permukaan torus cukup sederhana: sejajar atau tegak lurus dengan bentuknya. Mungkin menarik bagi Anda untuk menemukan bahwa ada dua kelompok lingkaran lain yang dapat digambar pada permukaan torus, dan keduanya melewati lubang di tengahnya dan di sekitar kontur. Inilah yang disebut.
Dan meskipun orbit satelit, sebenarnya, adalah elips, bukan lingkaran, konstruksi yang sama berlaku dalam kasus Starlink. Konstelasi 4500 satelit pada beberapa bidang orbit, semuanya pada sudut yang sama, membentuk lapisan yang terus bergerak di atas permukaan bumi. Lapisan yang menghadap ke utara di atas titik lintang tertentu berbalik dan bergerak kembali ke selatan. Untuk menghindari tabrakan, orbit akan sedikit memanjang, sehingga lapisan yang bergerak ke utara akan beberapa kilometer lebih tinggi (atau lebih rendah) daripada lapisan yang bergerak ke selatan. Bersama-sama, kedua lapisan ini membentuk torus berbentuk tiupan, seperti yang ditunjukkan di bawah dalam diagram yang sangat dibesar-besarkan.
Izinkan saya mengingatkan Anda bahwa dalam torus ini, komunikasi dilakukan antara satelit tetangga. Secara umum, tidak ada koneksi langsung dan jangka panjang antara satelit di lapisan yang berbeda, karena tingkat konvergensi untuk panduan laser terlalu tinggi. Lintasan transmisi data antar lapisan, pada gilirannya, lewat di atas atau di bawah torus.
Sebanyak 30 satelit akan ditempatkan di 000 tori bersarang jauh di belakang orbit ISS! Diagram ini menunjukkan bagaimana semua lapisan ini dikemas, tanpa keeksentrikan yang berlebihan.
Dan terakhir, Anda harus memikirkan ketinggian penerbangan yang optimal. Ada dilema: ketinggian rendah, yang memberikan lebih banyak throughput dengan ukuran pancaran yang lebih kecil, atau ketinggian tinggi, yang memungkinkan Anda menutupi seluruh planet dengan lebih sedikit satelit? Seiring waktu, laporan ke FCC dari SpaceX telah berbicara tentang ketinggian yang semakin rendah karena Starship meningkat untuk memungkinkan penyebaran lebih cepat dari konstelasi yang lebih besar.
Ketinggian rendah juga memiliki keuntungan lain, termasuk pengurangan risiko dampak puing-puing ruang angkasa atau efek negatif kegagalan peralatan. Karena hambatan atmosfer yang meningkat, satelit Starlink terendah (330 km) akan terbakar dalam beberapa minggu setelah kehilangan kontrol sikap. Memang, 300 km adalah ketinggian di mana satelit hampir tidak pernah terbang, dan mempertahankan ketinggian akan membutuhkan mesin roket listrik Krypton bawaan, serta desain yang ramping. Secara teoritis, satelit dengan bentuk yang cukup runcing, ditenagai oleh mesin roket listrik, dapat mempertahankan ketinggian stabil hingga 160 km, tetapi SpaceX tidak mungkin meluncurkan satelit serendah itu, karena masih ada beberapa trik untuk meningkatkan throughput.
Keterbatasan fisika fundamental
Tampaknya tidak mungkin bahwa harga penyebaran satelit akan turun jauh di bawah $35, bahkan jika pembuatannya maju dan sepenuhnya otomatis, dan kapal Starship sepenuhnya dapat digunakan kembali, dan belum sepenuhnya diketahui batasan apa yang akan diberlakukan oleh fisika pada satelit. Analisis di atas mengasumsikan throughput puncak sebesar 80 Gb/dtk. (jika dibulatkan menjadi 100 beam yang masing-masing mampu mentransmisikan 100 Mb/s).
Batas bandwidth saluran diatur ke
Apakah 100 sinar praktis? Masalah ini memiliki dua aspek: beamwidth dan kerapatan elemen array bertahap. Beamwidth ditentukan oleh panjang gelombang dibagi dengan diameter antena. Antena array bertahap digital masih merupakan teknologi khusus, tetapi dimensi maksimum yang dapat digunakan ditentukan oleh lebarnya
Sebanyak 2500 saluran, yang masing-masing mendukung 58 Gb / dtk, adalah informasi yang sangat banyak - jika kira-kira, maka 145 Tb / dtk. Sebagai perbandingan, semua lalu lintas Internet pada tahun 2020
Untuk satelit dalam orbit 330 km, pancaran 0,01 radian mencakup area seluas 10 kilometer persegi. Di daerah yang sangat padat penduduknya seperti Manhattan, hingga 300 orang tinggal di daerah ini. Bagaimana jika mereka semua duduk untuk menonton Netflix (000 Mbps dalam kualitas HD) secara bersamaan? Permintaan data total akan menjadi 7 GB/dtk, yaitu sekitar 2000 kali batas keras saat ini yang diberlakukan oleh FPGA keluaran serial. Ada dua jalan keluar dari situasi ini, yang secara fisik hanya satu yang memungkinkan.
Yang pertama adalah menempatkan lebih banyak satelit ke orbit, sehingga pada waktu tertentu lebih dari 35 buah tergantung di area dengan permintaan yang meningkat. Jika kita sekali lagi mengambil 1 steradian untuk area langit yang dapat dialamatkan secara wajar dan tinggi orbit rata-rata 400 km, kita mendapatkan kerapatan konstelasi 0,0002/km persegi, atau total 100 - jika terdistribusi secara merata di seluruh permukaan dunia. Ingatlah bahwa orbit pilihan SpaceX secara dramatis meningkatkan jangkauan di daerah padat penduduk dalam 000-20 derajat lintang utara, dan sekarang jumlah 40 satelit tampak ajaib.
Ide kedua jauh lebih keren, tapi sayangnya, tidak bisa direalisasikan. Ingat bahwa beamwidth ditentukan oleh lebar susunan antena bertahap. Bagaimana jika banyak susunan pada beberapa satelit menggabungkan kekuatan, menciptakan pancaran yang lebih sempit - seperti halnya teleskop radio yang sama
Ternyata pemisahan saluran dengan pemisahan sudutβkarena satelit ditempatkan melintasi langitβmemberikan peningkatan yang memadai dalam throughput tanpa melanggar hukum fisika.
Aplikasi
Apa profil pelanggan Starlink? Secara default, ini adalah ratusan juta pengguna yang memiliki antena seukuran kotak pizza di atap mereka, tetapi ada sumber pendapatan tinggi lainnya.
Di daerah terpencil dan pedesaan, stasiun bumi tidak memerlukan antena array bertahap untuk memaksimalkan beamwidth, sehingga peralatan pengguna yang lebih kecil dapat digunakan, mulai dari pelacak aset IoT hingga telepon satelit saku, suar darurat, atau instrumen pelacak hewan ilmiah.
Di lingkungan perkotaan yang padat, Starlink akan menyediakan backhaul utama dan cadangan untuk jaringan seluler. Setiap menara seluler dapat memiliki stasiun bumi berperforma tinggi di atasnya, tetapi gunakan catu daya bumi untuk amplifikasi dan transmisi selama satu mil terakhir.
Dan terakhir, bahkan di area padat selama peluncuran awal, ada kemungkinan untuk digunakan untuk satelit orbit rendah dengan penundaan yang sangat minim. Perusahaan keuangan sendiri memberikan banyak uang ke tangan Anda - sedikit lebih cepat untuk mendapatkan data penting dari seluruh dunia. Dan meskipun data melalui Starlink akan memiliki jalur yang lebih panjang dari biasanya - melalui ruang angkasa - kecepatan rambat cahaya dalam ruang hampa 50% lebih tinggi daripada kaca kuarsa, dan ini lebih dari cukup untuk membayar perbedaan saat mentransmisikan jarak yang lebih jauh.
Efek negatif
Bagian terakhir dikhususkan untuk konsekuensi negatif. Tujuan artikel ini adalah untuk membebaskan Anda dari kesalahpahaman tentang proyek, dan potensi konsekuensi negatif dari perselisihan paling banyak menyebabkan. Saya akan memberikan beberapa informasi, menahan diri dari interpretasi yang tidak perlu. Saya masih bukan peramal, dan saya juga tidak memiliki orang dalam dari SpaceX.
Menurut pendapat saya, konsekuensi paling serius adalah peningkatan akses ke Internet. Bahkan di kampung halaman saya di Pasadena, kota yang ramai dan kaya teknologi dengan populasi lebih dari satu juta, rumah bagi beberapa observatorium, universitas kelas dunia, dan fasilitas terbesar NASA, pilihannya terbatas dalam hal layanan internet. Di seluruh AS dan seluruh dunia, Internet telah menjadi layanan utilitas pencarian sewa, dengan ISP hanya memeras $50 juta mereka sebulan dalam lingkungan yang nyaman dan tidak kompetitif. Mungkin, layanan apa pun yang disediakan untuk apartemen dan bangunan tempat tinggal adalah apartemen komunal, tetapi kualitas layanan Internet bahkan lebih rendah daripada air, listrik, atau gas.
Masalah dengan status quo adalah, tidak seperti air, listrik, atau gas, Internet masih muda dan berkembang pesat. Kami terus-menerus menemukan kegunaan baru untuk itu. Yang paling revolusioner masih belum terbuka, tetapi rencana paket menghambat kemungkinan kompetisi dan inovasi. Miliaran orang tertinggal
Starlink, di sisi lain, terus mendistribusikan Internet dari langit, melanggar model ini. Saya belum mengetahui cara lain yang lebih baik untuk menghubungkan miliaran orang ke internet. SpaceX sedang dalam perjalanan untuk menjadi ISP dan berpotensi menjadi perusahaan internet yang menyaingi Google dan Facebook. Saya yakin Anda tidak memikirkan itu.
Internet satelit itu adalah pilihan terbaik tidak jelas. SpaceX, dan hanya SpaceX, berada dalam posisi untuk dengan cepat membuat konstelasi satelit yang luas yang telah membunuh satu dekade untuk mematahkan monopoli pemerintah-militer dalam meluncurkan pesawat ruang angkasa. Bahkan jika Iridium menjual lebih banyak ponsel dengan faktor sepuluh, itu masih tidak akan mencapai adopsi yang luas menggunakan landasan peluncuran tradisional. Tanpa SpaceX dan model bisnisnya yang unik, kemungkinan besar internet satelit global tidak akan pernah terjadi.
Pukulan besar kedua akan datang ke astronomi. Setelah peluncuran 60 satelit Starlink pertama, ada gelombang kritik dari komunitas astronomi internasional, yang mengatakan bahwa peningkatan jumlah satelit yang berlipat ganda akan menghalangi akses mereka ke langit malam. Ada pepatah: di antara para astronom, dia lebih keren yang memiliki teleskop lebih besar. Tanpa berlebihan, melakukan astronomi di era modern adalah tugas yang sangat sulit, mengingatkan pada perjuangan terus menerus untuk meningkatkan kualitas analisis dengan latar belakang meningkatnya polusi cahaya dan sumber kebisingan lainnya.
Hal terakhir yang dibutuhkan seorang astronom adalah ribuan satelit terang yang berkedip dalam fokus teleskop. Memang, konstelasi Iridium asli terkenal karena "mekar" karena panel besar yang memantulkan sinar matahari ke area kecil di Bumi. Kebetulan mereka mencapai kecerahan seperempat Bulan dan kadang-kadang bahkan secara tidak sengaja merusak sensor astronomi yang sensitif. Ketakutan bahwa Starlink akan menginvasi pita radio yang digunakan dalam astronomi radio juga tidak berdasar.
Jika Anda mengunduh aplikasi pelacakan satelit, Anda dapat melihat puluhan satelit terbang di langit pada malam yang cerah. Satelit terlihat setelah matahari terbenam dan sebelum fajar, tetapi hanya jika diterangi oleh sinar matahari. Belakangan, pada malam hari, satelit tidak terlihat di bayangan Bumi. Mungil, sangat jauh, mereka bergerak sangat cepat. Ada kemungkinan bahwa mereka akan mengaburkan bintang yang jauh kurang dari satu milidetik, tetapi saya pikir bahkan mendeteksi ini adalah satu wasir lagi.
Kekhawatiran kuat tentang suar langit lahir dari fakta bahwa lapisan satelit pada peluncuran pertama berbaris dekat dengan terminator Bumi, yaitu. malam demi malam, Eropa - dan saat itu musim panas - menyaksikan gambar epik satelit yang terbang melintasi langit di senja malam. Selanjutnya, simulasi berdasarkan laporan FCC telah menunjukkan bahwa satelit di orbit 1150 km akan terlihat bahkan setelah senja astronomis berlalu. Secara umum, senja melewati tiga tahap: sipil, maritim, dan astronomi, yaitu. saat matahari masing-masing berada 6, 12 dan 18 derajat di bawah cakrawala. Pada akhir senja astronomi, sinar matahari berada sekitar 650 km dari permukaan di zenit, jauh di luar atmosfer dan sebagian besar orbit rendah Bumi. Berdasarkan data dari
Masalah ketiga adalah puing-puing di orbit. DI DALAM
Satelit diluncurkan ke ketinggian 350 km, kemudian terbang dengan mesin bawaan ke orbit yang dituju. Satelit apa pun yang mati saat diluncurkan akan keluar dari orbit dalam beberapa minggu, dan tidak akan berputar di tempat lain selama ribuan tahun. Penempatan ini secara strategis melibatkan pengujian untuk entri gratis. Selanjutnya, satelit Starlink memiliki penampang datar, yang berarti bahwa dengan kehilangan kontrol ketinggian, mereka memasuki lapisan atmosfer yang padat.
Hanya sedikit orang yang tahu bahwa SpaceX telah menjadi pelopor dalam astronotika, mulai menggunakan jenis pemasangan alternatif alih-alih squib. Hampir semua landasan peluncuran menggunakan squib saat memasang panggung, satelit, kubah, dll., Meningkatkan potensi puing-puing. SpaceX juga dengan sengaja mendeorbit tahap atas, mencegahnya menggantung di luar angkasa selamanya, sehingga tidak membusuk dan hancur di lingkungan luar angkasa yang keras.
Terakhir, masalah terakhir yang ingin saya sebutkan adalah kemungkinan SpaceX akan menggantikan monopoli Internet yang ada dengan membuatnya sendiri. Di ceruknya, SpaceX telah memonopoli peluncuran. Hanya keinginan pemerintah saingan untuk mendapatkan jaminan akses ke luar angkasa yang mencegah penghapusan roket mahal dan usang, yang sering dirakit oleh kontraktor pertahanan monopolistik besar.
Tidak sulit membayangkan SpaceX meluncurkan 2030 satelitnya setahun pada tahun 6000, ditambah beberapa satelit mata-mata sebagai tambahan. Satelit SpaceX yang murah dan andal akan menjual "ruang rak" untuk perangkat pihak ketiga. Universitas mana pun yang membangun kamera berkemampuan luar angkasa dapat menempatkannya di orbit tanpa harus menutupi biaya pembangunan seluruh platform luar angkasa. Dengan akses canggih dan tidak terbatas ke ruang angkasa, Starlink sudah dikaitkan dengan satelit, sementara pabrikan bersejarah menjadi bagian dari masa lalu.
Ada contoh dalam sejarah perusahaan visioner yang telah menempati ceruk besar di pasar sehingga nama mereka menjadi nama rumah tangga: Hoover, Westinghouse, Kleenex, Google, Frisbee, Xerox, Kodak, Motorola, IBM.
Masalah dapat muncul ketika sebuah perusahaan perintis melakukan praktik antipersaingan untuk mempertahankan pangsa pasarnya, meskipun hal ini sering diperbolehkan sejak Presiden Reagan. SpaceX dapat mempertahankan monopoli Starlink dengan memaksa pengembang konstelasi lain untuk meluncurkan satelit dengan roket Soviet kuno. Tindakan serupa diambil
Yang lebih mengkhawatirkan adalah penyebaran puluhan ribu satelit orbit rendah SpaceX dapat dirancang sebagai opsi bersama milik bersama. Sebuah perusahaan swasta, mengejar keuntungan pribadi, meraih kepemilikan permanen posisi orbit yang dulunya publik dan kosong. Dan sementara inovasi SpaceX memungkinkan untuk benar-benar menghasilkan uang dalam ruang hampa, sebagian besar modal intelektual SpaceX dibangun dengan anggaran penelitian miliaran dolar.
Di satu sisi, kita membutuhkan undang-undang yang melindungi sarana investasi swasta, penelitian dan pengembangan. Tanpa perlindungan ini, para inovator tidak akan mampu membiayai proyek-proyek ambisius, atau mereka akan memindahkan perusahaan mereka ke tempat perlindungan tersebut diberikan kepada mereka. Bagaimanapun, publik menderita karena keuntungan tidak dihasilkan. Di sisi lain, diperlukan undang-undang yang akan melindungi rakyat, pemilik nominal domain publik termasuk langit, dari entitas swasta pencari rente yang mencaplok barang publik. Dalam dan dari dirinya sendiri, tidak ada yang benar atau bahkan mungkin. Perkembangan SpaceX memberikan peluang untuk menemukan media bahagia di pasar baru ini. Hal itu akan kita sadari ketika kita memaksimalkan frekuensi inovasi dan penciptaan kesejahteraan masyarakat.
Pikiran Akhir
Saya menulis artikel ini segera setelah saya menyelesaikan artikel lainnya -
Orang kaya dan militer telah menggunakan internet satelit sejak lama, tetapi Starlink yang ada di mana-mana, umum, dan murah tidak mungkin tanpa Starship.
Peluncurannya sudah lama dibicarakan, tetapi Starship, yang cukup murah dan karenanya merupakan platform yang menarik, tidak mungkin tanpa Starlink.
Astronotika berawak telah dibicarakan sejak lama, dan jika Anda β
Sumber: www.habr.com