{"id":52898,"date":"2019-11-19T00:00:00","date_gmt":"2019-11-18T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/starlink-delo-krupnoe"},"modified":"2020-02-18T14:00:43","modified_gmt":"2020-02-18T11:00:43","slug":"starlink-delo-krupnoe","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/novosti-interneta\/starlink-delo-krupnoe","title":{"rendered":"Starlink \u00e8 un grande affare","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Starlink
\nQuesto articolo \u00e8 parte di una serie dedicata a un'introduzione alle tecnologie spaziali<\/a><\/noindex>.<\/em><\/p>\n

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Starlink<\/a><\/noindex> \u2014 il piano di SpaceX per fornire internet attraverso decine di migliaia di satelliti \u2014 \u00e8 il tema centrale nella stampa dedicata allo spazio. Ogni settimana vengono pubblicati articoli sui recenti sviluppi. Se il concetto di base \u00e8 chiaro, esaminando i rapporti della Federal Communications Commission<\/a><\/noindex>, una persona ben motivata (ad esempio, il vostro umile servitore) pu\u00f2 scoprire molti dettagli. Tuttavia, ci sono ancora molte idee sbagliate associate a questa nuova tecnologia, anche tra gli osservatori pi\u00f9 informati. Spesso si trovano articoli in cui Starlink viene confrontato con OneWeb e Kuiper (tra gli altri) come se fossero concorrenti diretti. Altri autori, chiaramente preoccupati per il bene del pianeta, si lamentano dei detriti spaziali, del diritto spaziale, degli standard e della sicurezza in astronomia. Spero che leggendo questo articolo \u2014 piuttosto lungo \u2014 il lettore comprender\u00e0 meglio e si identificher\u00e0 con l'idea di Starlink.<\/p>\n

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\"Starlink<\/p>\n

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Articolo precedente<\/a><\/noindex> ha toccato inaspettatamente una corda sensibile nell'animo dei miei pochi lettori. In essa spiegavo come Starship porter\u00e0 SpaceX a diventare leader a lungo termine e, allo stesso tempo, fornir\u00e0 un meccanismo per nuove ricerche nello spazio. Il sottotesto \u00e8 che l'industria tradizionale dei satelliti non pu\u00f2 tenere il passo con SpaceX, che costantemente aumenta le capacit\u00e0 e riduce i costi della famiglia di razzi Falcon, mettendo SpaceX in una posizione difficile. Da un lato, ha formato un mercato valutato, al massimo, in qualche miliardo all'anno. Dall'altro, ha alimentato un insaziabile appetito per il denaro \u2014 per costruire un'enorme razzo, per il quale, tuttavia, non c'\u00e8 quasi nessuno da inviare su Marte, e non c'\u00e8 da aspettarsi un profitto immediato.<\/p>\n

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La soluzione a questo problema complesso \u00e8 Starlink. Costruendo e lanciando i propri satelliti, SpaceX potrebbe creare e definire un nuovo mercato per l'accesso alla comunicazione via spazio, altamente efficiente e democratico, garantire il flusso di capitali per costruire razzi senza mettere in crisi l'azienda e aumentare il suo valore economico fino a trilioni. Non bisogna sottovalutare l'entit\u00e0 delle ambizioni di Elon. Ci sono solo poche industrie in cui girano trilioni di dollari: energia, trasporti ad alta velocit\u00e0, telecomunicazioni, IT, sanit\u00e0, agricoltura, governo, difesa. Contrariamente ai credi popolari, estrazione spaziale<\/a><\/noindex>, estrazione d'acqua sulla Luna<\/a><\/noindex> e pannelli solari spaziali<\/a><\/noindex> \u00e8 un business non sostenibile. Elon \u00e8 entrato nel settore energetico con la sua Tesla, ma un mercato affidabile e capiente per satelliti e lanci di razzi sar\u00e0 garantito solo dalle telecomunicazioni.<\/p>\n

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\"Starlink<\/p>\n

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Per la prima volta, Elon Musk ha rivolto lo sguardo verso lo spazio quando ha voluto investire gratuitamente 80 milioni di dollari in una missione per coltivare piante su un rover marziano. La costruzione di una citt\u00e0 su Marte coster\u00e0 probabilmente 100.000 volte di pi\u00f9, quindi Starlink \u00e8 la principale scommessa di Musk per garantire il mare di denaro cos\u00ec necessario per il finanziamento. citt\u00e0 autonoma su Marte<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

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A cosa serve?<\/h3>\n

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Avevo pianificato questo articolo da tempo, ma solo la scorsa settimana ho ottenuto un quadro chiaro. Allora, il presidente di SpaceX, Gwynne Shotwell, ha rilasciato a Rob Baron un'intervista straordinaria, che poi \u00e8 stata coperta per CNBC in modo magnifico. thread di Twitter<\/a><\/noindex> Michael Schitz, e al quale \u00e8 stata dedicata alcuni<\/a><\/noindex> articoli<\/a><\/noindex>. Questa intervista ha mostrato l'enorme differenza tra gli approcci alla comunicazione satellitare di SpaceX e di tutti gli altri.<\/p>\n

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Concetto Starlink<\/a><\/noindex> \u00e8 nato nel 2012, quando in SpaceX si sono resi conto che i loro clienti - principalmente fornitori di servizi di telecomunicazione satellitare - avevano enormi riserve di denaro. Le piattaforme di lancio gonfiano i prezzi per il dispiegamento dei satelliti e, in qualche modo, trascurano una fase cruciale del lavoro - come mai? Elon sognava di creare una costellazione di satelliti per Internet e, incapace di resistere a una sfida apparentemente impossibile, ha avviato il processo. Lo sviluppo di Starlink non \u00e8 stato privo di difficolt\u00e0<\/a><\/noindex>, ma alla fine di questo articolo, caro lettore, ti sorprenderai sicuramente di quanto in realt\u00e0 siano piccoli questi ostacoli - considerando l'ampiezza dell'idea.<\/p>\n

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\u00c8 davvero necessaria una costellazione cos\u00ec grande per Internet? E perch\u00e9 adesso?<\/p>\n

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Solo nella mia memoria, Internet \u00e8 passato dall'essere un semplice gioco accademico a essere la prima e unica infrastruttura rivoluzionaria. Questo non \u00e8 un argomento di cui vale la pena dedicare un articolo dettagliato, ma ipotizzer\u00f2 che globalmente la domanda di Internet e il reddito che genera continueranno a crescere di circa il 25% all'anno.<\/p>\n

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Oggi, quasi tutti noi riceviamo internet da un piccolo numero di monopolisti geograficamente isolati. Negli Stati Uniti, AT&T, Time Warner, Comcast e una manciata di altri attori hanno diviso il territorio per evitare la concorrenza, facendo lievitare i costi dei servizi e guadagnando un'idea quasi universale di avversione.<\/p>\n

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Per il comportamento non competitivo dei fornitori c'\u00e8 una ragione valida, oltre alla loro voracit\u00e0 insaziabile. Costruire l'infrastruttura per internet \u2014 torri cellulari a microonde e fibra ottica \u2014 \u00e8 estremamente costoso. \u00c8 facile dimenticare la natura meravigliosa di internet. Mia nonna ha iniziato a lavorare come telegrafista durante la Seconda Guerra Mondiale, eppure il telegrafo allora competeva per un ruolo strategico fondamentale con i piccioni viaggiatori! Per la maggior parte di noi, l'iperstrada informatica \u00e8 qualcosa di evanescente, immateriale, ma i dati viaggiano in un mondo fisico, dove ci sono confini, fiumi, montagne, oceani, tempeste, disastri naturali e altri ostacoli. Gi\u00e0 nel 1996, quando fu stesa la prima linea di fibra ottica sul fondo dell'oceano, Neal Stephenson ha scritto un saggio esaustivo sul tema del cyberturismo.<\/a><\/noindex>. \u0421\u0432\u043e\u0438\u043c \u0444\u0438\u0440\u043c\u0435\u043d\u043d\u044b\u043c \u043e\u0441\u0442\u0440\u044b\u043c\u0438 \u0441\u0442\u0438\u043b\u0435\u043c \u043e\u043d \u0436\u0438\u0432\u043e \u043e\u043f\u0438\u0441\u044b\u0432\u0430\u0435\u0442 \u0433\u043e\u043b\u0443\u044e \u0441\u0442\u043e\u0438\u043c\u043e\u0441\u0442\u044c \u0438 \u0441\u043b\u043e\u0436\u043d\u043e\u0441\u0442\u044c \u043f\u0440\u043e\u043a\u043b\u0430\u0434\u043a\u0438 \u044d\u0442\u0438\u0445 \u043b\u0438\u043d\u0438\u0439, \u043f\u043e \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u043c \u043f\u043e\u0442\u043e\u043c \u0432\u0441\u0435 \u0440\u0430\u0432\u043d\u043e \u043d\u043e\u0441\u044f\u0442\u0441\u044f \u043f\u0440\u043e\u043a\u043b\u044f\u0442\u0443\u0449\u0438\u0435 «\u043a\u043e\u0442\u0435\u0433\u0438». \u0417\u0430 \u0431\u043e\u043b\u044c\u0448\u0443\u044e \u0447\u0430\u0441\u0442\u044c 2000-\u0445 \u043a\u0430\u0431\u0435\u043b\u044f \u0442\u044f\u043d\u0443\u043b\u0438 \u0441\u0442\u043e\u043b\u044c\u043a\u043e, \u0447\u0442\u043e \u0441\u0442\u043e\u0438\u043c\u043e\u0441\u0442\u044c \u0440\u0430\u0437\u0432\u0435\u0440\u0442\u044b\u0432\u0430\u043d\u0438\u044f \u043f\u043e\u0440\u0430\u0436\u0430\u043b\u0430.<\/p>\n

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Un tempo lavoravo in un laboratorio ottico e (se la memoria non mi inganna) abbiamo stabilito il record dell'epoca, raggiungendo una velocit\u00e0 di trasmissione multiplex di 500 Gb\/s. Le limitazioni dell'elettronica consentivano di caricare ogni fibra al 0,1% della capacit\u00e0 teorica. Quindici anni dopo, siamo pronti a superare quella soglia: se la trasmissione dei dati la oltrepassa, la fibra si scioglier\u00e0, e siamo molto vicini a questo.<\/p>\n

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E bisogna sollevare il flusso di dati sopra la terra peccaminosa, nello spazio, dove il satellite orbita intorno alla 'palla' 30.000 volte in cinque anni senza ostacoli. Una soluzione ovvia, sembrerebbe, quindi perch\u00e9 in passato nessuno l'ha affrontata?<\/p>\n

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Il gruppo di satelliti Iridium, progettato e implementato all'inizio degli anni '90 dalla Motorola (ancora ve la ricordate?), \u00e8 diventato la prima rete globale di comunicazione a bassa orbita (come viene allettantemente descritto in questo libro<\/a><\/noindex>). Quando \u00e8 stata lanciata, la sua capacit\u00e0 di instradare piccole quantit\u00e0 di dati da tracker per asset si \u00e8 rivelata la sua unica applicazione: i cellulari erano diventati cos\u00ec economici che i telefoni satellitari non sono mai decollati. Iridium disponeva di 66 satelliti (pi\u00f9 alcuni di riserva) su 6 orbite \u2014 un numero minimo per coprire l'intero pianeta.<\/p>\n

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Se Iridium bastava con 66 satelliti, perch\u00e9 SpaceX ne ha bisogno di decine di migliaia? Cosa la distingue?<\/p>\n

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SpaceX \u00e8 entrata in questo mercato da un punto di vista opposto \u2014 ha iniziato con i lanci. \u00c8 diventata pioniera nella conservazione di razzi vettori e ha cos\u00ec preso il controllo del mercato dei lanci a basso costo. I tentativi di competere con loro basandosi solo su prezzi pi\u00f9 bassi non porteranno a guadagni significativi, quindi l'unico modo per trarre profitto dalla loro capacit\u00e0 in eccesso \u00e8 diventare loro cliente. Le spese di SpaceX per lanciare i propri satelliti \u2014 un decimo delle spese<\/a><\/noindex> (per 1 kg) di Iridium, quindi sono in grado di accedere a un mercato significativamente pi\u00f9 ampio.<\/p>\n

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La copertura globale di Starlink garantir\u00e0 l'accesso a un internet di alta qualit\u00e0 in ogni angolo del mondo. Per la prima volta, l'accessibilit\u00e0 a internet non dipender\u00e0 dalla vicinanza di un paese o di una citt\u00e0 a una linea in fibra ottica, ma dalla purezza del cielo sopra di noi. Gli utenti di tutto il mondo avranno accesso a un internet globale libero da catene, indipendentemente dalle loro rispettive autorit\u00e0 governative in varie misure discutibili e\/o disoneste. La capacit\u00e0 di Starlink di interrompere queste monopolizzazioni catalizzer\u00e0 incredibili cambiamenti positivi su larga scala che uniranno finalmente miliardi di persone in una comunit\u00e0 cibernetica globale del futuro.<\/p>\n

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Una piccola digressione lirica: cosa significa tutto questo?<\/p>\n

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Per le persone che crescono oggi, nell'era della connettivit\u00e0 onnipresente, Internet \u00e8 come l'aria che respiriamo. \u00c8 semplicemente presente. Ma questo \u00e8, se si dimentica del suo incredibile potere di portare cambiamenti positivi \u2014 e siamo gi\u00e0 nel cuore di essi. Grazie a Internet, le persone possono chiamare i propri leader a rispondere, comunicare con altre persone dall'altra parte del mondo, condividere idee, inventare qualcosa di nuovo. Internet unisce l'umanit\u00e0. La storia delle modernizzazioni \u00e8 una storia di sviluppo delle opportunit\u00e0 di scambio dati. Inizialmente \u2014 attraverso discorsi ed epica poesia. Poi \u2014 con la scrittura, che d\u00e0 voce ai morti, e loro parlano ai vivi; la scrittura permette di conservare dati e rende possibile la comunicazione asincrona. La stampa ha reso la produzione di notizie continua. La comunicazione elettronica ha accelerato la trasmissione dei dati nel mondo. I dispositivi personali per annotazioni sono diventati progressivamente pi\u00f9 complessi, evolvendo da taccuini a telefoni cellulari, ciascuno dei quali \u00e8 un computer connesso a Internet, dotato di sensori e sempre pi\u00f9 capace di prevedere le nostre esigenze.<\/p>\n

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L'individuo che utilizza la scrittura e il computer nel processo di apprendimento ha maggiori probabilit\u00e0 di superare i limiti di un cervello non completamente sviluppato. Ancora pi\u00f9 incoraggiante \u00e8 il fatto che i telefoni cellulari non sono solo potenti dispositivi di archiviazione dati, ma anche meccanismi per lo scambio di idee. Un tempo, quando le persone condividevano i propri pensieri, si affidavano al linguaggio e agli appunti che prendevano su taccuini; oggi la norma \u00e8 che i taccuini stessi condividano le idee generate dagli individui. Il modello tradizionale ha subito un'inversione. Un'evoluzione logica del processo \u00e8 una certa forma di metacognizione collettiva, attraverso dispositivi personali. ancora pi\u00f9 strettamente integrati nel nostro cervello<\/a><\/noindex> e connessi tra loro. E sebbene proviamo ancora nostalgia per il legame perduto con la natura e la solitudine, \u00e8 importante ricordare che la tecnologia e solo la tecnologia \u00e8 responsabile della maggior parte della nostra liberazione dai cicli \"naturali\" dell'ignoranza, della morte prematura (che pu\u00f2 essere evitata), della violenza, della fame e della carie dentale.<\/p>\n

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Come?<\/h3>\n

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Parliamo del modello di business e dell'architettura del progetto Starlink.<\/p>\n

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Affinch\u00e9 Starlink diventi un'azienda redditizia, le entrate devono superare i costi di costruzione e gestione. Tradizionalmente, il capitale implica spese iniziali elevate, l'uso di finanziamenti sofisticati e meccanismi di assicurazione \u2014 il tutto per lanciare un satellite. Un satellite di comunicazione geostazionario pu\u00f2 costare fino a 500 milioni di dollari e l'assemblaggio e il lancio possono richiedere 5 anni. Perci\u00f2, le aziende in questo settore costruiscono simultaneamente aerei a reazione o portacontainer. Spese enormi, un flusso di entrate che copre appena i costi di finanziamento e un budget operativo relativamente ridotto. Al contrario, il fallimento dell'originale Iridium \u00e8 avvenuto perch\u00e9 Motorola ha costretto l'operatore a pagare licenze insostenibili, portando l'azienda al collasso in pochi mesi.<\/p>\n

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Per gestire un'attivit\u00e0 di questo tipo, le compagnie satellitari tradizionali dovevano servire clienti privati e applicare tariffe elevate per il trasferimento dei dati. Le compagnie aeree, i posti avamposto remoti, le navi, le zone di conflitto e le infrastrutture chiave pagano circa 5 dollari per 1 MB, che \u00e8 5000 volte pi\u00f9 costoso del costo della tradizionale connessione ADSL, e ci\u00f2 nonostante il ritardo nella trasmissione dei dati e la relativa bassa larghezza di banda della connessione satellitare.<\/p>\n

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Starlink prevede di competere con i fornitori di servizi terrestri, quindi dovr\u00e0 consegnare dati a un costo inferiore e, idealmente, richiedere molto meno di 1 dollaro per 1 MB. \u00c8 possibile? Oppure, se \u00e8 possibile, bisogna chiedere: come \u00e8 possibile?<\/p>\n

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Il primo ingrediente del nuovo piatto \u00e8 un lancio a basso costo. Oggi Falcon vende un lancio da 24 tonnellate per circa 60 milioni di dollari, ovvero 2500 dollari per 1 kg. Tuttavia, ci sono molte pi\u00f9 spese interne. I satelliti Starlink verranno lanciati su razzi riutilizzabili, quindi i costi marginali di un lancio sono il costo di un nuovo secondo stadio (circa 4 milioni di dollari), dei fairing (1 milione) e del servizio a terra (~1 milione). In totale: circa 100.000 dollari per satellite, ovvero pi\u00f9 di mille volte meno costoso del lancio di un normale satellite per comunicazione.<\/p>\n

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Tuttavia, la maggior parte dei satelliti Starlink sar\u00e0 lanciata con Starship. Infatti, l'evoluzione di Starlink, come mostrano i rapporti aggiornati della FCC, offre una certa visione di come l'idea di Starship si sta concretizzando.<\/a><\/noindex> l'architettura interna del progetto. Il numero totale di satelliti nella costellazione \u00e8 aumentato da 1.584 a 2.825, poi a 7.518 e, infine, a 30.000. Se si credono alle accumulazioni lorde, il numero \u00e8 ancora pi\u00f9 alto. Il numero minimo di satelliti per la prima fase di sviluppo, affinch\u00e9 il progetto sia sostenibile, \u00e8 di 60 unit\u00e0 su 6 orbite (per un totale di 360), mentre per una copertura completa all'interno dei 53 gradi dall'equatore sono necessarie 24 orbite con 60 satelliti ciascuna (per un totale di 1.440). Ci\u00f2 equivale a 24 lanci per Falcon a costi interni di circa 150 milioni di dollari. Il Starship, d'altra parte, \u00e8 progettato per lanciare fino a 400 satelliti alla volta, a un prezzo simile. I satelliti Starlink devono essere sostituiti ogni 5 anni, quindi 6.000 satelliti richiederanno 15 lanci di Starship all'anno. Questo coster\u00e0 circa 100 milioni all'anno, ovvero 15.000 per satellite. Ogni satellite lanciato con Falcon pesa 227 kg; i satelliti lanciati con Starship potrebbero pesare fino a 320 kg e portare strumenti esterni, essere leggermente pi\u00f9 grandi senza superare il carico massimo consentito.<\/p>\n

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Quali fattori determinano il costo dei satelliti? Tra i loro simili, i satelliti Starlink sono piuttosto particolari. Vengono assemblati, stoccati e lanciati in forma piatta, rendendone quindi la produzione di massa particolarmente semplice. L'esperienza mostra che il costo di produzione dovrebbe essere orientativamente equivalente a quello del lanciatore. Se c'\u00e8 una grande differenza di prezzo, significa che le risorse sono mal distribuite, poich\u00e9 la riduzione dei costi marginali complessivi non \u00e8 cos\u00ec significativa. Veramente 100.000 dollari per satellite con il primo lotto di diverse centinaia \u00e8 realistico? In altre parole, il satellite Starlink \u00e8 davvero meno complicato di un'auto?<\/p>\n

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Per rispondere completamente a questa domanda, \u00e8 necessario comprendere perch\u00e9 il costo di un satellite per comunicazioni orbitali sia mille volte superiore, anche se non \u00e8 mille volte pi\u00f9 complicato. In termini molto semplici, perch\u00e9 il \"hardware\" spaziale costa cos\u00ec tanto? Ci sono molte ragioni, ma la pi\u00f9 significativa \u00e8 questa: se il lancio di un satellite in orbita (fino al Falcon) costa oltre 100 milioni, deve garantire un funzionamento per molti anni per generare almeno un profitto. Assicurare tale affidabilit\u00e0 nel funzionamento del primo e unico prodotto \u00e8 un processo complesso che pu\u00f2 richiedere anni di lavoro da parte di centinaia di persone. A questo si aggiungono i costi e diventa facile giustificare ulteriori procedure, dato che il lancio \u00e8 gi\u00e0 di per s\u00e9 molto costoso.<\/p>\n

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Starlink sfida questa paradigma, realizzando centinaia di satelliti, correggendo rapidamente i difetti di progettazione iniziali e attirando tecnici di produzione in serie per controllare i costi. \u00c8 facile per me immaginare una linea di montaggio Starlink, dove un tecnico integra qualcosa di nuovo e fissa tutto con cable tie (di livello NASA, ovviamente) in un paio d'ore, mantenendo il necessario livello di sostituzione di 16 satelliti al giorno. Un satellite Starlink \u00e8 composto da molti componenti complessi, ma non vedo ragioni per cui il costo del millesimo dispositivo prodotto non possa scendere a 20.000. Infatti, a maggio Elon ha scritto su Twitter che il costo di produzione di un satellite \u00e8 gi\u00e0 inferiore al costo del lancio.<\/p>\n

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Prendiamo un caso medio e analizziamo il tempo di rimborso, arrotondando i numeri. Un satellite Starlink, il cui costo di assemblaggio e lancio \u00e8 di 100.000, funziona per 5 anni. Si ripagher\u00e0, e se s\u00ec, quanto velocemente?<\/p>\n

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In 5 years, the Starlink satellite will orbit the Earth 30,000 times. During each of these hour and a half long loops, it will spend most of the time over the ocean and likely 100 seconds over a densely populated city. In this short window, it transmits data, eager to generate revenue. Assuming the antenna supports 100 beams, and each beam transmits 100 Mb\/sec., using modern encoding like 4096QAM<\/a><\/noindex>, the satellite generates $1,000 in profit per orbit \u2014 at a subscription price of $1 for 1 GB. This is enough to recoup the $100,000 deployment cost in a week and significantly simplifies the capital structure. The remaining 29,900 orbits are profit, minus fixed costs.<\/p>\n

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I numeri stimati possono variare notevolmente, sia in positivo che in negativo. Ma in ogni caso, se sei in grado di posizionare un'adeguata costellazione di satelliti in bassa orbita a 100.000 \u2014 o anche a 1 milione di dollari per unit\u00e0 \u2014 \u00e8 una dichiarazione importante. Anche considerando il tempo di utilizzo ridotto, un satellite Starlink pu\u00f2 trasferire 30 PB di dati durante il suo ciclo di vita, con un costo ammortizzato di 0,003 dollari per 1 GB. Inoltre, per le trasmissioni a distanze maggiori, i costi marginali non aumentano praticamente.<\/p>\n

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Per comprendere l'importanza di questo modello, confrontiamolo brevemente con altri due modelli di fornitura di dati ai consumatori: quello tradizionale \u2014 la fibra ottica \u2014 e la costellazione satellitare offerta da un'azienda che non si specializza nei lanci di satelliti.<\/p>\n

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SEA-WE-ME \u2014 un grande cavo sottomarino per internet<\/a><\/noindex>, \u0441\u043e\u0435\u0434\u0438\u043d\u044f\u044e\u0449\u0438\u0439 \u0424\u0440\u0430\u043d\u0446\u0438\u044e \u0438 \u0421\u0438\u043d\u0433\u0430\u043f\u0443\u0440, \u0431\u044b\u043b \u0432\u0432\u0435\u0434\u0435\u043d \u0432 \u044d\u043a\u0441\u043f\u043b\u0443\u0430\u0442\u0430\u0446\u0438\u044e \u0432 2005 \u0433\u043e\u0434\u0443. \u041f\u0440\u043e\u043f\u0443\u0441\u043a\u043d\u0430\u044f \u0441\u043f\u043e\u0441\u043e\u0431\u043d\u043e\u0441\u0442\u044c \u2014 1,28 \u0422\u0431\/\u0441\u0435\u043a., \u0441\u0442\u043e\u0438\u043c\u043e\u0441\u0442\u044c \u0440\u0430\u0437\u0432\u0435\u0440\u0442\u044b\u0432\u0430\u043d\u0438\u044f \u2014 500 \u043c\u043b\u043d. \u0434\u043e\u043b\u043b\u0430\u0440\u043e\u0432. \u0415\u0441\u043b\u0438 \u043e\u043d 10 \u043b\u0435\u0442 \u0431\u0443\u0434\u0435\u0442 \u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u0430\u0442\u044c \u043d\u0430 100% \u043c\u043e\u0449\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438, \u0430 \u043d\u0430\u043a\u043b\u0430\u0434\u043d\u044b\u0435 \u0440\u0430\u0441\u0445\u043e\u0434\u044b \u0441\u043e\u0441\u0442\u0430\u0432\u044f\u0442 100% \u043a\u0430\u043f\u0438\u0442\u0430\u043b\u044c\u043d\u044b\u0445 \u0438\u0437\u0434\u0435\u0440\u0436\u0435\u043a, \u0442\u043e \u0446\u0435\u043d\u0430 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0430\u0447\u0438 \u0432\u044b\u0439\u0434\u0435\u0442 0,02 \u0434\u043e\u043b\u043b\u0430\u0440\u0430 \u0437\u0430 1 \u0413\u0431. \u0422\u0440\u0430\u043d\u0441\u0430\u0442\u043b\u0430\u043d\u0442\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0435 \u043a\u0430\u0431\u0435\u043b\u0438 \u043a\u043e\u0440\u043e\u0447\u0435 \u0438 \u043d\u0435\u043c\u043d\u043e\u0433\u043e \u0434\u0435\u0448\u0435\u0432\u043b\u0435, \u043e\u0434\u043d\u0430\u043a\u043e \u043f\u043e\u0434\u0432\u043e\u0434\u043d\u044b\u0439 \u043a\u0430\u0431\u0435\u043b\u044c \u2014 \u043b\u0438\u0448\u044c \u043e\u0434\u043d\u0430 \u0441\u0443\u0449\u043d\u043e\u0441\u0442\u044c \u0432 \u0434\u043b\u0438\u043d\u043d\u043e\u0439 \u0446\u0435\u043f\u043e\u0447\u043a\u0435 \u043b\u044e\u0434\u0435\u0439, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0435 \u0445\u043e\u0442\u044f\u0442 \u0434\u0435\u043d\u0435\u0433 \u0437\u0430 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0430\u0447\u0443 \u0434\u0430\u043d\u043d\u044b\u0445. \u0423\u0441\u0440\u0435\u0434\u043d\u0435\u043d\u043d\u0430\u044f \u043e\u0446\u0435\u043d\u043a\u0430 \u0434\u043b\u044f Starlink \u043e\u043a\u0430\u0437\u044b\u0432\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u0432 8 \u0440\u0430\u0437 \u0434\u0435\u0448\u0435\u0432\u043b\u0435, \u0438 \u043f\u0440\u0438 \u044d\u0442\u043e\u043c \u0443 \u043d\u0438\u0445 \u00ab\u0432\u0441\u0435 \u0432\u043a\u043b\u044e\u0447\u0435\u043d\u043e\u00bb.<\/p>\n

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\u041a\u0430\u043a \u0442\u0430\u043a\u043e\u0435 \u0432\u043e\u0437\u043c\u043e\u0436\u043d\u043e? \u0421\u043f\u0443\u0442\u043d\u0438\u043a Starlink \u0432\u043a\u043b\u044e\u0447\u0430\u0435\u0442 \u0432\u0441\u0435 \u0441\u043b\u043e\u0436\u043d\u0443\u044e \u043d\u0430\u0447\u0438\u043d\u043a\u0443 \u0434\u043b\u044f \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u043e\u043d\u043d\u043e\u0439 \u043a\u043e\u043c\u043c\u0443\u0442\u0430\u0446\u0438\u0438, \u043a\u0430\u043a\u0430\u044f \u043d\u0443\u0436\u043d\u0430 \u0434\u043b\u044f \u0441\u0432\u044f\u0437\u0438 \u043e\u043f\u0442\u043e\u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043e\u043d\u043d\u044b\u0445 \u043a\u0430\u0431\u0435\u043b\u0435\u0439, \u0442\u043e\u043b\u044c\u043a\u043e \u0434\u043b\u044f \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0430\u0447\u0438 \u0434\u0430\u043d\u043d\u044b\u0445 \u0432\u043c\u0435\u0441\u0442\u043e \u0434\u043e\u0440\u043e\u0433\u043e\u0433\u043e \u0438 \u0445\u0440\u0443\u043f\u043a\u043e\u0433\u043e \u043f\u0440\u043e\u0432\u043e\u0434\u0430 \u0438\u0441\u043f\u043e\u043b\u044c\u0437\u0443\u0435\u0442\u0441\u044f \u0432\u0430\u043a\u0443\u0443\u043c. \u041f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0430\u0447\u0430 \u0447\u0435\u0440\u0435\u0437 \u043a\u043e\u0441\u043c\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u043e\u0435 \u043f\u0440\u043e\u0441\u0442\u0440\u0430\u043d\u0441\u0442\u0432\u043e \u0441\u043e\u043a\u0440\u0430\u0449\u0430\u0435\u0442 \u0447\u0438\u0441\u043b\u043e \u0443\u044e\u0442\u043d\u044b\u0445 \u0438 \u043e\u0442\u0436\u0438\u0432\u0430\u044e\u0449\u0438\u0445 \u0441\u0432\u043e\u0439 \u0432\u0435\u043a \u043c\u043e\u043d\u043e\u043f\u043e\u043b\u0438\u0439, \u043f\u043e\u0437\u0432\u043e\u043b\u044f\u044f \u043f\u043e\u043b\u044c\u0437\u043e\u0432\u0430\u0442\u0435\u043b\u044f\u043c \u0441\u0432\u044f\u0437\u044b\u0432\u0430\u0442\u044c\u0441\u044f \u043f\u043e\u0441\u0440\u0435\u0434\u0441\u0442\u0432\u043e\u043c \u0435\u0449\u0435 \u043c\u0435\u043d\u044c\u0448\u0435\u0433\u043e \u043a\u043e\u043b\u0438\u0447\u0435\u0441\u0442\u0432\u0430 \u00ab\u0436\u0435\u043b\u0435\u0437\u0430\u00bb.<\/p>\n

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Mettiamo a confronto con il concorrente OneWeb. OneWeb prevede di creare una costellazione di 600 satelliti che verranno lanciati attraverso fornitori commerciali a un costo di circa 20.000 dollari per 1 kg. Il peso di un satellite \u00e8 di 150 kg, quindi, in una situazione ideale, il lancio di un'unit\u00e0 coster\u00e0 circa 3 milioni. Il costo dell'hardware satellitare \u00e8 stimato in 1 milione per satellite, quindi entro il 2027 il costo dell'intera costellazione ammonter\u00e0 a 2,6 miliardi. I test condotti da OneWeb hanno mostrato una capacit\u00e0 di 50 Mbit\/s al picco, idealmente, per ciascuno dei 16 fasci. Seguendo lo stesso schema che abbiamo utilizzato per calcolare il costo di Starlink, otteniamo: ogni satellite OneWeb genera 80 dollari per orbita, e in totale nel corso di 5 anni porter\u00e0 2,4 milioni, coprendo a malapena le spese di lancio, considerando anche la trasmissione dei dati nelle regioni remote. In totale otteniamo 1,70 dollari per 1 GByte.<\/p>\n

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Recentemente sono state cite le parole di Gwynne Shotwell riguardo a Starlink sarebbe presumibilmente 17 volte pi\u00f9 economico e veloce di OneWeb<\/a><\/noindex>, il che implica un prezzo competitivo di 0,10 dollari per 1 GB. E questo \u00e8 solo con la configurazione iniziale di Starlink: con una produzione meno ottimizzata, il lancio su Falcon e limitazioni nella trasmissione dei dati \u2014 e solo con copertura nel nord degli Stati Uniti. SpaceX ha cos\u00ec un vantaggio indiscutibile: gi\u00e0 oggi possono lanciare un satellite molto pi\u00f9 utile a un prezzo (per unit\u00e0) 15 volte inferiore rispetto ai concorrenti. Starship aumenter\u00e0 il vantaggio a 100 volte, se non di pi\u00f9, quindi non \u00e8 difficile immaginare come nel 2027 SpaceX lancer\u00e0 30.000 satelliti per meno di 1 miliardo di dollari, gran parte del quale sar\u00e0 garantita dal proprio portafoglio.<\/p>\n

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Sono sicuro che ci sono analisi anche pi\u00f9 ottimistiche riguardo a OneWeb e ad altri promettenti sviluppatori di costellazioni satellitari, ma al momento non so come siano organizzati.<\/p>\n

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Recentemente Morgan Stanley ha calcolato<\/a><\/noindex>, che i satelliti Starlink costeranno 1 milione per l'assemblaggio e 830.000 per il lancio. Gwynne Shotwell ha risposto: dice che 'ha fatto un bel po' di confusione'<\/a><\/noindex>. \u00c8 interessante notare che le cifre sono simili ai nostri calcoli riguardo alle spese di OneWeb, e sono, all'incirca, dieci volte superiori alla stima della versione iniziale di Starlink. L'uso di Starship e la produzione industriale di satelliti potrebbero ridurre il costo di dispiegamento dei satelliti a circa 35.000\u20ac\/unit\u00e0. E questa \u00e8 una cifra sorprendentemente bassa.<\/p>\n

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Rimane l'ultimo punto: confrontare i profitti per ogni watt di energia solare generata da Starlink. Secondo le foto sul loro sito, il pannello solare di ciascun satellite ha una superficie di circa 60 mq, ovvero genera mediamente circa 3 kW o 4,5 kWh per orbita. Secondo stime approssimative, ogni orbita generer\u00e0 1.000 dollari, mentre ogni satellite produce circa 220 dollari per kWh. Questo \u00e8 10.000 volte superiore al costo all'ingrosso dell'energia solare, il che conferma ulteriormente che: produrre energia solare nello spazio \u00e8 un'impresa disperata<\/a><\/noindex>. E la modulazione delle microonde per la trasmissione dei dati \u00e8 un costo aggiuntivo incommensurabile.<\/p>\n

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Architettura<\/h3>\n

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Nel capitolo precedente ho descritto in modo piuttosto approssimativo una parte sostanziale dell'architettura di Starlink \u2014 come essa funzioni con la densit\u00e0 di popolazione estremamente irregolare del pianeta. Il satellite Starlink emette fasci focalizzati che formano macchie sulla superficie terrestre. Gli abbonati all'interno di una macchia condividono una certa larghezza di banda. Le dimensioni di una macchia sono determinate dalla fisica fondamentale: la sua larghezza \u00e8 fondamentalmente (l'altezza del satellite x lunghezza dell'onda \/ diametro dell'antenna), il che per un satellite Starlink, nella migliore delle ipotesi, equivale a qualche chilometro.<\/p>\n

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In molte citt\u00e0, la densit\u00e0 di popolazione \u00e8 di circa 1000 persone\/km\u00b2, anche se in alcuni luoghi pu\u00f2 essere pi\u00f9 alta. In alcune aree di Tokyo o a Manhattan, un'area pu\u00f2 ospitare oltre 100.000 persone. Fortunatamente, in qualsiasi citt\u00e0 densamente popolata esiste un mercato interno competitivo per la banda larga, per non parlare di una rete di telefoni mobili altamente sviluppata. Tuttavia, se in un determinato momento ci sono numerosi satelliti della stessa costellazione sopra la citt\u00e0, la capacit\u00e0 pu\u00f2 essere aumentata tramite la separazione spaziale delle antenne, cos\u00ec come attraverso la distribuzione delle frequenze. In altre parole, decine di satelliti possono concentrare il raggio pi\u00f9 potente in un unico punto, mentre gli utenti in quella regione utilizzeranno terminali terrestri che distribuiranno le richieste tra i satelliti.<\/p>\n

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Se nelle fasi iniziali il mercato di riferimento pi\u00f9 adatto per i servizi \u00e8 rappresentato da aree remote, rurali o suburbane, i fondi per futuri lanci provengono da servizi di qualit\u00e0 superiore che si rivolgono a citt\u00e0 densamente popolate. Lo scenario \u00e8 esattamente opposto allo schema standard di espansione del mercato, in cui i servizi competitivi, orientati verso le citt\u00e0, subiscono inevitabilmente una diminuzione dei profitti quando si tentano di espandere in aree pi\u00f9 povere e scarsamente popolate.<\/p>\n

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Qualche anno fa, quando effettuai dei calcoli, questa era la migliore mappa di densit\u00e0 della popolazione<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

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\"Starlink<\/a><\/noindex><\/p>\n

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Ho preso i dati da quest'immagine e ho creato i 3 grafici sottostanti. Il primo mostra la frequenza della superficie terrestre per densit\u00e0 di popolazione. La cosa pi\u00f9 interessante \u00e8 che gran parte della Terra \u00e8 completamente disabitata, mentre praticamente in nessuna regione ci sono pi\u00f9 di 100 abitanti\/km\u00b2.<\/p>\n

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\"Starlink<\/p>\n

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Il secondo grafico mostra la frequenza delle persone in base alla densit\u00e0 di popolazione. Sebbene la maggior parte del pianeta non sia abitata, la maggior parte delle persone vive in aree dove ci sono 100-1000 abitanti per km\u00b2. La natura estesa di questo picco (di un ordine maggiore) riflette la bimodalit\u00e0 nei modelli di urbanizzazione. 100 abitanti\/km\u00b2 \u00e8 tipico delle zone rurali scarsamente popolate, mentre il valore di 1000 abitanti\/km\u00b2 \u00e8 caratteristico delle aree suburbane. I centri delle citt\u00e0 mostrano facilmente 10.000 abitanti\/km\u00b2, mentre la popolazione di Manhattan \u00e8 di 25.000 abitanti\/km\u00b2.<\/p>\n

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\"Starlink<\/p>\n

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Il terzo grafico mostra la densit\u00e0 di popolazione in base alla latitudine. \u00c8 evidente che quasi tutte le persone si concentrano tra i 20 e i 40 gradi di latitudine nord. Questo \u00e8 in gran parte il risultato di fattori geografici e storici, dato che una parte enorme dell'emisfero sud \u00e8 occupata dall'oceano. Tuttavia, tale densit\u00e0 di popolazione rappresenta una sfida significativa per gli architetti di rete, poich\u00e9 i satelliti trascorrono un tempo uguale in entrambi gli emisferi. Inoltre, un satellite in orbita attorno alla Terra, ad un angolo di ad esempio 50 gradi, trascorrer\u00e0 pi\u00f9 tempo pi\u00f9 vicino ai confini di latitudine specificati. Ecco perch\u00e9 Starlink richiede solo 6 orbite per servire il nord degli Stati Uniti, mentre per coprire l'equatore sono necessarie 24.<\/p>\n

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\"Starlink<\/p>\n

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\u00c8 vero, se si sovrappongono il grafico della densit\u00e0 di popolazione e quello della densit\u00e0 della costellazione satellitare, la scelta delle orbite diventa chiara. Ogni istogramma rappresenta uno dei quattro rapporti di SpaceX all'FCC. Personalmente, mi sembra che ogni nuovo rapporto sia come una versione aggiornata del precedente, ma in ogni caso, non \u00e8 difficile notare come i satelliti aggiuntivi aumentino la capacit\u00e0 sopra le regioni corrispondenti nell'emisfero settentrionale. Al contrario, si conserva un'imponente capacit\u00e0 inutilizzata sopra l'emisfero meridionale \u2014 esultate, cara Australia!<\/p>\n

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\"Starlink<\/p>\n

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Cosa succede ai dati degli utenti quando raggiungono il satellite? Nella versione iniziale, il satellite Starlink trasmetteva immediatamente i dati a una stazione terrestre dedicata nelle vicinanze delle aree di servizio. Questa configurazione \u00e8 nota come \"retransmissione diretta\". In futuro, i satelliti Starlink avranno la possibilit\u00e0 di comunicare tra loro tramite laser. Lo scambio di dati raggiunger\u00e0 il suo picco sopra le citt\u00e0 densamente popolate, ma i dati potranno essere distribuiti attraverso una rete laser in due dimensioni. In pratica, ci\u00f2 significa che c'\u00e8 un'enorme opportunit\u00e0 per una rete di comunicazione nascosta all'interno della rete di satelliti, consentendo ai dati degli utenti di essere \"re-inviati sulla Terra\" in qualsiasi luogo idoneo. In effetti, penso che le stazioni terrestri di SpaceX si combineranno con nodi di scambio del traffico<\/a><\/noindex> al di fuori delle citt\u00e0.<\/p>\n

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Si scopre che la comunicazione tra satelliti \u00e8 un compito non banale, se i satelliti non si muovono insieme. Nei rapporti pi\u00f9 recenti nel FKS si parla di 11 gruppi orbitali distinti di satelliti. All'interno di un determinato gruppo, i satelliti si muovono alla stessa altitudine, con lo stesso angolo e con un'eccentricit\u00e0 equivalente, il che significa che i laser possono identificare i satelliti in prossimit\u00e0 in modo relativamente semplice. Tuttavia, le velocit\u00e0 di avvicinamento tra i gruppi sono misurate in km\/s, quindi la comunicazione tra gruppi, se possibile, deve avvenire attraverso connessioni a microonde brevi e rapidamente gestibili.<\/p>\n

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La topologia dei gruppi orbitali \u00e8 simile alla teoria corpuscolare-ondulatoria della luce e non si riferisce particolarmente al nostro esempio, ma secondo me \u00e8 affascinante e quindi l'ho inclusa nell'articolo. Se non ti interessa questa sezione, puoi passare direttamente a 'Limitazioni della fisica fondamentale'.<\/p>\n

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Il toro \u2014 o doughnut \u2014 \u00e8 un oggetto matematico definito da due raggi. Disegnare cerchi sulla superficie di un toro \u00e8 piuttosto semplice: paralleli o perpendicolari alla sua forma. Potrebbe essere interessante per voi scoprire che ci sono altre due famiglie di cerchi che possono essere illustrate sulla superficie del toro, e entrambe passano attraverso il foro al centro e lungo il contorno. Questi sono i. \u00abcerchi di Vallars\u00f2\u00bb<\/a><\/noindex>, e ho utilizzato questa costruzione quando nel 2015 ho progettato il toroide per la bobina di Tesla \u00abUomo in fiamme\u00bb.<\/p>\n

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\r\n \"Riproduci\r\n
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Anche se le orbite dei satelliti sono, a dire il vero, ellissi e non cerchi, la stessa struttura si applica anche nel caso di Starlink. Un raggruppamento di 4500 satelliti su pi\u00f9 piani orbitali, tutti a un angolo, forma una lastra che si muove continuamente sopra la superficie terrestre. La lastra orientata verso nord si dispiega e si sposta di nuovo verso sud sopra un dato punto di latitudine. Per evitare collisioni, le orbite saranno leggermente allungate, cos\u00ec che la lastra che si muove a nord si trover\u00e0 a pochi chilometri sopra (o sotto) quella che si muove a sud. Insieme, entrambe queste lastre formano un toro di forma gonfiata, come mostrato di seguito in uno schema molto semplificato.<\/p>\n

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\"Starlink<\/p>\n

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Ricordo che all'interno di questo toro la comunicazione avviene tra satelliti vicini. In generale, non ci sono collegamenti diretti e prolungati tra satelliti su piani diversi, poich\u00e9 le velocit\u00e0 di avvicinamento per la puntamento laser sono troppo elevate. La traiettoria di trasmissione dei dati tra i piani, a sua volta, passa sopra o sotto il toro.<\/p>\n

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Un totale di 30.000 satelliti saranno disposti in 11 torri sovrapposte, ben distanti dall'orbita della ISS! In questo schema \u00e8 mostrato come sono impacchettati tutti questi strati, senza un'eccessiva eccentricit\u00e0.<\/p>\n

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\"Starlink<\/p>\n

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\"Starlink<\/p>\n

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Infine, \u00e8 importante considerare l'altezza ottimale di volo. C'\u00e8 un dilemma: un'altezza ridotta, che offre una maggiore larghezza di banda con raggi pi\u00f9 piccoli, o un'altezza elevata, che consente di coprire l'intero pianeta con un numero inferiore di satelliti? Nel tempo, i rapporti della FCC di SpaceX hanno parlato di altezze sempre pi\u00f9 basse, poich\u00e9, migliorando, Starship rende possibile un rapido dispiegamento di costellazioni pi\u00f9 grandi.<\/p>\n

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Un'altezza ridotta offre ulteriori vantaggi, come un rischio minore di collisione con detriti spaziali o effetti negativi sul guasto delle attrezzature. A causa della maggiore resistenza atmosferica, i satelliti Starlink collocati a un'altitudine inferiore (330 km) bruceranno entro poche settimane dopo aver perso il controllo dell'orientamento. \u00c8 vero, 300 km \u00e8 un'altezza alla quale i satelliti volano raramente, e mantenere l'altitudine richieder\u00e0 un motore a razzo elettrico Krypton incorporato, cos\u00ec come una forma aerodinamica. Teoricamente, un satellite con una forma sufficientemente affusolata potrebbe mantenere stabilmente un'altitudine di 160 km grazie a un motore a razzo elettrico, ma \u00e8 improbabile che SpaceX lanci satelliti a quell'altezza, poich\u00e9 ci sono ancora alcuni trucchi da utilizzare per aumentare la capacit\u00e0 di banda.<\/p>\n

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Limitazioni della fisica fondamentale<\/h3>\n

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\u00c8 poco probabile che i prezzi per il posizionamento di un satellite scendano mai al di sotto dei 35.000 dollari, anche se la produzione sar\u00e0 avanzata e completamente automatizzata, e i veicoli Starship saranno completamente riutilizzabili. Inoltre, non sono ancora chiari i vincoli fisici che influenzeranno il satellite. L'analisi sopra riportata presuppone una capacit\u00e0 massima di 80 Gb\/s (arrotondando a 100 raggi, ognuno capace di trasmettere 100 Mb\/s).<\/p>\n

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Il limite massimo di larghezza di banda del canale \u00e8 stabilito in teorema di Shannon-Hartley<\/a><\/noindex> ed \u00e8 fornito nelle statistiche sulla larghezza di banda (1+SNR). La larghezza di banda \u00e8 spesso limitata dal spettro disponibile<\/a><\/noindex>, mentre SNR rappresenta l'energia disponibile del satellite, il rumore di fondo e le interferenze nel canale a causa della imperfezione delle antenne<\/a><\/noindex>. Un altro ostacolo significativo \u00e8 la velocit\u00e0 di elaborazione. I pi\u00f9 recenti FPGA Xilinx Ultrascale+ hanno una larghezza di banda GTM di fino a 58 Gb\/s.<\/a><\/noindex>, che \u00e8 positivo date le attuali limitazioni della capacit\u00e0 informativa del canale, senza sviluppare ASIC personalizzati. Ma anche cos\u00ec, 58 Gb\/s richiederanno una notevole distribuzione delle frequenze, molto probabilmente nelle bande Ka o V. V (40\u201375GHz) offre cicli pi\u00f9 accessibili, ma \u00e8 pi\u00f9 soggetto all'assorbimento atmosferico, specialmente nelle aree ad alta umidit\u00e0.<\/p>\n

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Sono pratici 100 fasci? Questa problematica ha due aspetti: la larghezza del fascio e la densit\u00e0 dell'elemento della rete antenna a scansione di fase. La larghezza del fascio \u00e8 determinata dalla lunghezza d'onda divisa per il diametro dell'antenna. La rete antenna a scansione di fase digitale \u00e8 ancora una tecnologia specializzata, ma le dimensioni utili massime sono determinate dalla larghezza del forno di fusione<\/a><\/noindex> (circa 1m), e utilizzare comunicazioni a radiofrequenza risulterebbe costoso. La larghezza d'onda nella banda Ka \u00e8 di circa 1 cm, con un angolo del raggio di 0,01 radianti \u2014 con una larghezza di spettro al 50% dell'ampiezza. Supponiamo che l'angolo solido del raggio sia di 1 steradiante (simile alla copertura di un obiettivo da 50 mm), in questa area 2500 raggi distinti sarebbero sufficienti. La linearit\u00e0 implica che 2500 raggi richiederanno almeno 2500 elementi dell'antenna all'interno della griglia, il che \u00e8, in linea di principio, fattibile, anche se impegnativo. E tutto questo si riscalder\u00e0 notevolmente!<\/p>\n

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In totale 2500 canali, ognuno dei quali supporta 58 Gb\/sec., \u2014 \u00e8 un'enorme quantit\u00e0 d'informazioni \u2014 grossomodo, 145 Tb\/sec. Per confronto, tutto il traffico internet nel 2020. \u00e8 previsto in media a livello di 640 Tb\/sec.<\/a><\/noindex>. Buone notizie per chi \u00e8 preoccupato per la larghezza di banda intrinsecamente bassa di Internet satellitare. Se la costellazione di 30.000 satelliti sar\u00e0 operativa entro il 2026, il traffico Internet globale potrebbe potenzialmente raggiungere 800 Tb\/sec. Se met\u00e0 di questo volume sar\u00e0 fornito da circa 500 satelliti sopra le aree densamente popolate in un dato momento, la capacit\u00e0 massima per ogni satellite sar\u00e0 di circa 800 Gb\/sec, dieci volte superiore rispetto alle nostre stime originali, il che significa che il flusso di entrate potrebbe aumentare di dieci volte.<\/p>\n

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Per un satellite in un'orbita di 330 chilometri, un fascio di 0,01 radianti copre un'area di 10 km\u00b2. In aree particolarmente densamente popolate come Manhattan, su un'area del genere possono vivere fino a 300.000 persone. E se tutti si siedono a guardare Netflix (7 Mb\/sec in qualit\u00e0 HD)? La richiesta totale di dati sarebbe di 2000 GB\/sec, circa 35 volte superiore al rigoroso limite attualmente imposto dall'interfaccia FPGA di uscita seriale. Ci sono due modi per affrontare questa situazione, e fisicamente \u00e8 possibile solo uno.<\/p>\n

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Il primo obiettivo \u00e8 lanciare pi\u00f9 satelliti in orbita, in modo che in ogni momento ci siano pi\u00f9 di 35 sopra le aree ad alta domanda. Se consideriamo 1 steradiante per una porzione accettabile del cielo e un'altezza orbitale media di 400 km, otteniamo una densit\u00e0 di distribuzione di 0,0002\/km\u00b2, cio\u00e8 100.000 in totale \u2014 se li distribuiamo uniformemente su tutta la superficie terrestre. Ricordiamo che le orbite selezionate da SpaceX aumentano notevolmente la densit\u00e0 di copertura sopra le aree densamente popolate a latitudini comprese tra 20 e 40 gradi nord, e ora il numero di 30.000 satelliti sembra magico.<\/p>\n

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La seconda idea \u00e8 molto pi\u00f9 interessante, ma, ahim\u00e8, irrealizzabile. Ricordiamo che la larghezza del raggio \u00e8 determinata dalla larghezza della griglia antenna a fasatura. E se pi\u00f9 griglie su diversi satelliti unissero le loro potenze per creare un raggio pi\u00f9 stretto \u2014 proprio come i radiotelescopi come il VLA<\/a><\/noindex> (un grande sistema di antenne)? Questo metodo presenta una complessit\u00e0: la base tra i satelliti deve essere calcolata con precisione al sub-millimetro per stabilizzare la fase del raggio. E anche se ci\u00f2 fosse possibile, il raggio risultante difficilmente controllerebbe i lobi laterali, considerata la bassa densit\u00e0 della costellazione satellitare nel cielo. A terra, la larghezza del raggio si ridurrebbe a pochi millimetri (sufficiente per rilevare un'antenna per cellulare), ma ce ne sarebbero milioni, a causa di un'attenuazione intermedia debole. Grazie alla maledizione della griglia di antenne diradate<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

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Si scopre che la separazione dei canali attraverso la separazione angolare \u2014 poich\u00e9 i satelliti sono dispersi nel cielo \u2014 fornisce adeguati miglioramenti nella larghezza di banda senza violare le leggi della fisica.<\/p>\n

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Applicazione<\/h3>\n

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Qual \u00e8 il profilo del cliente di Starlink? Di default, si tratta di centinaia di milioni di utenti con antenne delle dimensioni di una scatola per pizza sui tetti delle loro case, ma ci sono anche altre fonti di alto reddito.<\/p>\n

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\u0412 \u043e\u0442\u0434\u0430\u043b\u0435\u043d\u043d\u044b\u0445 \u0438 \u0441\u0435\u043b\u044c\u0441\u043a\u0438\u0445 \u0440\u0430\u0439\u043e\u043d\u0430\u0445 \u043d\u0430\u0437\u0435\u043c\u043d\u044b\u043c \u0441\u0442\u0430\u043d\u0446\u0438\u044f\u043c\u0438 \u043d\u0435 \u043d\u0443\u0436\u043d\u044b \u0444\u0430\u0437\u0438\u0440\u043e\u0432\u0430\u043d\u043d\u044b\u0435 \u0430\u043d\u0442\u0435\u043d\u043d\u044b\u0435 \u0440\u0435\u0448\u0435\u0442\u043a\u0438 \u0434\u043b\u044f \u043c\u0430\u043a\u0441\u0438\u043c\u0438\u0437\u0430\u0446\u0438\u0438 \u0448\u0438\u0440\u0438\u043d\u044b \u043b\u0443\u0447\u0430, \u0442\u0430\u043a \u0447\u0442\u043e \u0432\u043e\u0437\u043c\u043e\u0436\u043d\u043e \u043f\u0440\u0438\u043c\u0435\u043d\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043c\u0435\u043d\u044c\u0448\u0435\u0433\u043e \u0430\u0431\u043e\u043d\u0435\u043d\u0442\u0441\u043a\u043e\u0433\u043e \u0443\u0441\u0442\u0440\u043e\u0439\u0441\u0442\u0432\u0430: \u043e\u0442 IoT asset tracker’\u043e\u0432 \u0434\u043e \u043a\u0430\u0440\u043c\u0430\u043d\u043d\u044b\u0445 \u0441\u043f\u0443\u0442\u043d\u0438\u043a\u043e\u0432\u044b\u0445 \u0442\u0435\u043b\u0435\u0444\u043e\u043d\u043e\u0432, \u0430\u0432\u0430\u0440\u0438\u0439\u043d\u044b\u0445 \u043c\u0430\u044f\u043a\u043e\u0432 \u0438\u043b\u0438 \u043d\u0430\u0443\u0447\u043d\u044b\u0445 \u043f\u0440\u0438\u0431\u043e\u0440\u043e\u0432 \u0434\u043b\u044f \u043e\u0442\u0441\u043b\u0435\u0436\u0438\u0432\u0430\u043d\u0438\u044f \u0436\u0438\u0432\u043e\u0442\u043d\u044b\u0445.<\/p>\n

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Negli ambienti urbani densamente popolati, Starlink fornir\u00e0 una rete di trasporto primaria e di backup per la rete cellulare. Su ogni torre cellulare sar\u00e0 possibile installare in cima una stazione terrestre ad alte prestazioni, ma utilizzer\u00e0 alimentatori terrestri per potenziare e trasmettere attraverso l'\"ultima miglio\".<\/p>\n

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E infine, anche nelle aree sovraffollate, durante il rilascio iniziale c'\u00e8 la possibilit\u00e0 di sfruttare i satelliti a bassa orbita con una latenza eccezionalmente ridotta. Le aziende finanziarie ti offrono somme considerevoli \u2014 basta che tu riesca a ricevere dati vitali da ogni angolo del mondo un po' pi\u00f9 velocemente. E anche se i dati trasmessi tramite Starlink devono percorrere una strada pi\u00f9 lunga rispetto al consueto \u2014 attraverso lo spazio \u2014 la velocit\u00e0 della luce nel vuoto \u00e8 superiore del 50% rispetto a quella nel vetro di quarzo, il che compensa ampiamente la differenza nella trasmissione su distanze pi\u00f9 elevate.<\/p>\n

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Conseguenze negative<\/h3>\n

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L'ultima sezione \u00e8 dedicata alle conseguenze negative. L'obiettivo dell'articolo \u00e8 liberarti da malintesi sul progetto, mentre le potenziali conseguenze negative dei conflitti suscitano le maggiori preoccupazioni. Riporter\u00f2 alcune informazioni, evitando eccessive interpretazioni. Non sono un veggente e non ho alcun insider da SpaceX.<\/p>\n

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A mio avviso, le conseguenze pi\u00f9 gravi derivano dall'aumento dell'accesso a internet. Anche nella mia citt\u00e0 natale di Pasadena, una vivace e tecnicamente avanzata metropoli con oltre un milione di abitanti, sede di diverse osservatorie, di un'universit\u00e0 di fama mondiale e del principale centro NASA, le scelte per quanto riguarda i servizi internet sono piuttosto limitate. Negli Stati Uniti e nel resto del mondo, internet \u00e8 diventato un servizio pubblico a pagamento, e ai fornitori interessa solo incassare i loro 50 milioni di dollari al mese in un ambiente confortevole e privo di concorrenza. Probabilmente, ogni servizio fornito in appartamenti e case \u00e8 simile ai servizi pubblici, ma la qualit\u00e0 dei servizi internet \u00e8 meno uniforme rispetto a quella di acqua, elettricit\u00e0 o gas.<\/p>\n

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Il problema dello status quo \u00e8 che, a differenza di acqua, elettricit\u00e0 o gas, internet \u00e8 ancora giovane e in rapida evoluzione. Continuiamo a trovare nuovi utilizzi per esso. La cosa pi\u00f9 rivoluzionaria deve ancora essere scoperta, ma i piani tariffari a pacchetto soffocano la possibilit\u00e0 di concorrenza e innovazione. Milliardi di persone rimangono escluse dalla rivoluzione digitale<\/a><\/noindex> A causa delle circostanze di nascita, o perch\u00e9 il loro paese \u00e8 troppo lontano dalla dorsale dei cavi sottomarini. Nelle grandi aree del pianeta, Internet \u00e8 ancora fornito da satelliti geostazionari, a un prezzo esorbitante.<\/p>\n

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Starlink, invece, che offre internet dal cielo in modo continuativo, interrompe questo modello. Non conosco ancora un modo migliore per connettere miliardi di persone a Internet. SpaceX \u00e8 in procinto di diventare un fornitore di servizi Internet e, potenzialmente, un'azienda di Internet in grado di competere con Google e Facebook. Scommetto che non hai nemmeno pensato a questo.<\/p>\n

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Non \u00e8 ovvio che Internet satellitare sia l'opzione migliore. Solo SpaceX ha la capacit\u00e0 di creare rapidamente una vasta costellazione di satelliti, dopo aver impiegato un decennio a rompere il monopolio governativo-militare nel lancio di razzi. Anche se Iridium avesse superato il mercato dei cellulari di dieci volte, non avrebbe comunque ottenuto un'adozione diffusa utilizzando le tradizionali piattaforme di lancio. Senza SpaceX e il suo modello di business unico, \u00e8 molto probabile che Internet satellitare globale non si realizzerebbe mai.<\/p>\n

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Il secondo grande colpo colpir\u00e0 l'astronomia. Dopo il lancio dei primi 60 satelliti Starlink, \u00e8 iniziata una ondata di critiche da parte della comunit\u00e0 astronomica internazionale, sostenendo che il numero notevolmente aumentato di satelliti oscurer\u00e0 loro l'accesso al cielo notturno. C'\u00e8 un detto: tra gli astronomi, chi ha il telescopio pi\u00f9 grande \u00e8 il migliore. Senza esagerare, occuparsi di astronomia nell'epoca moderna \u00e8 un compito estremamente arduo, che ricorda una continua lotta per migliorare la qualit\u00e0 dell'analisi di fronte all'aumento dell'inquinamento luminoso e ad altre fonti di rumore.<\/p>\n

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Un astronomo ha bisogno meno che mai di migliaia di satelliti luminosi che lampeggiano nel campo visivo del telescopio. Infatti, il primo gruppo di Iridium ha guadagnato una cattiva reputazione per aver causato \"inquinamento luminoso\" a causa dei grandi pannelli che riflettevano la luce solare su piccole aree della Terra. \u00c8 successo che raggiungessero la luminosit\u00e0 di un quarto della Luna e talvolta danneggiassero accidentalmente sensibili strumenti astronomici. Non sono infondate nemmeno le paure che Starlink invada le bande radio utilizzate nell' radioastronomia.<\/p>\n

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Se scarichi un'app per il tracciamento dei satelliti, puoi vedere decine di satelliti volare nel cielo in una serata serena. I satelliti sono visibili dopo il tramonto e prima dell'alba, ma solo quando sono illuminati dai raggi del sole. Pi\u00f9 tardi, durante la notte, i satelliti non sono visibili all'ombra della Terra. Piccolissimi e incredibilmente lontani, si muovono molto rapidamente. C'\u00e8 la possibilit\u00e0 che oscurino una stella lontana per meno di un millisecondo, ma credo che anche riuscire a catturare questo sia un vero e proprio problema.<\/p>\n

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Una forte preoccupazione per l'illuminazione del cielo \u00e8 emersa dal fatto che il primo lotto di satelliti \u00e8 stato posizionato vicino al terminatore terrestre, ovvero, notte dopo notte, l'Europa \u2014 e si trattava dell'estate \u2014 osservava un'epica scena di satelliti che volano nel cielo al crepuscolo serale. Inoltre, le simulazioni basate su rapporti della FCS hanno mostrato che i satelliti in orbita a 1150 km saranno visibili anche dopo il passaggio del crepuscolo astronomico. In generale, il crepuscolo si svolge in tre fasi: civile, nautico e astronomico, cio\u00e8 quando il sole si trova rispettivamente a 6, 12 e 18 gradi sotto la linea dell'orizzonte. Alla fine del crepuscolo astronomico, i raggi solari si trovano a circa 650 km dalla superficie, nel punto zenitale, ben oltre l'atmosfera e gran parte dell'orbita terrestre bassa. Basandomi sui dati dal sito Starlink<\/a><\/noindex>, ritengo che tutti i satelliti verranno collocati a un'altezza inferiore a 600 km. In questo caso, potranno essere visti al crepuscolo, ma non dopo l'arrivo della notte, il che ridurr\u00e0 notevolmente le potenziali conseguenze per l'astronomia.<\/p>\n

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Un terzo problema \u00e8 rappresentato dai detriti in orbita. Nel post precedente<\/a><\/noindex> Ho sottolineato che i satelliti e i detriti al di sotto dei 600 km rientreranno in orbita in pochi anni a causa della resistenza atmosferica, riducendo significativamente la possibilit\u00e0 del sindrome di Kessler. SpaceX viene criticata come se non stesse affatto pensando ai detriti spaziali. Sto rivedendo i dettagli dell'implementazione di Starlink e mi \u00e8 difficile immaginare un modo migliore per ridurre la quantit\u00e0 di detriti in orbita.<\/p>\n

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I satelliti vengono lanciati a un'altezza di 350 km, quindi utilizzano motori integrati per allontanarsi verso l'orbita a loro destinata. Qualsiasi satellite che fallisce al lancio rientrer\u00e0 in orbita dopo poche settimane e non sar\u00e0 sospinto pi\u00f9 in alto per migliaia di anni. Questa disposizione strategicamente prevede test per un accesso libero. Inoltre, i satelliti Starlink hanno una sezione piatta, il che significa che, perdendo il controllo dell'altezza, entreranno negli strati densi dell'atmosfera.<\/p>\n

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Pochi sanno che SpaceX \u00e8 stata pioniera nell'astronautica, iniziando a utilizzare metodi di fissaggio alternativi ai razzi a propulsione. Praticamente tutte le piattaforme di lancio usano razzi a propulsione per il dispiegamento dei stadi, dei satelliti, dei fairing e altro, aumentando cos\u00ec il potenziale di detriti spaziali. Inoltre, SpaceX ha intenzione di disorbitare i stadi superiori, impedendo loro di vagare nello spazio per sempre, in modo che non si deteriorino e si disintegrino nell'inaspettata durezza dell'ambiente spaziale.<\/p>\n

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E infine, l'ultimo problema di cui vorrei parlare \u00e8 la possibilit\u00e0 che SpaceX sostituisca l'attuale monopolio su Internet, creando il proprio. Nella sua nicchia, SpaceX ha gi\u00e0 monopolizzato i lanci. Solo il desiderio dei governi concorrenti di garantire l'accesso allo spazio impedisce di rottamare razzi costosi e obsoleti, spesso assemblati da grandi appaltatori monopolistici del settore della difesa.<\/p>\n

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Non \u00e8 cos\u00ec difficile immaginare che nel 2030 SpaceX lancer\u00e0 6000 dei suoi satelliti ogni anno, insieme a qualche satellite spia \u2014 per vecchi ricordi. I satelliti economici e affidabili di SpaceX offriranno spazi \"stabili\" per strumenti di terzi. Qualsiasi universit\u00e0 che crea una telecamera utilizzabile nello spazio potr\u00e0 metterla in orbita, senza dover coprire i costi per costruire una piattaforma spaziale intera. Con un accesso cos\u00ec avanzato e illimitato allo spazio, Starlink \u00e8 gi\u00e0 associato ai satelliti, mentre i produttori storici svaniscono nel passato.<\/p>\n

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Nella storia ci sono esempi di aziende lungimiranti che hanno occupato una nicchia cos\u00ec grande nel mercato che i loro nomi sono diventati sinonimi: Hoover, Westinghouse, Kleenex, Google, Frisbee, Xerox, Kodak, Motorola, IBM.<\/p>\n

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Un problema pu\u00f2 sorgere quando un'azienda pioniera adotta pratiche anti-concorrenziali per mantenere la propria quota di mercato, anche se dai tempi del presidente Reagan questo \u00e8 spesso permesso. SpaceX potrebbe mantenere il monopolio di Starlink, costringendo altri sviluppatori di costellazioni satellitari a lanciare satelliti su antiquate razzi sovietici. Azioni simili intraprese United Aircraft and Transportation company<\/a><\/noindex>, insieme al fissaggio dei prezzi per il trasporto postale, portarono nel 1934 al suo crollo. Fortunatamente, SpaceX \u00e8 improbabile che mantenga per sempre un monopolio assoluto sui razzi riutilizzabili.<\/p>\n

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Ancora pi\u00f9 preoccupante \u00e8 che il dispiegamento da parte di SpaceX di decine di migliaia di satelliti a bassa orbita possa essere progettato come una cooptazione del patrimonio comune. Un'azienda privata, perseguendo interessi personali, si approprierebbe per sempre di posizioni orbitali un tempo accessibili a tutti e non occupate da nessuno. E sebbene le innovazioni di SpaceX abbiano reso possibile fare realmente soldi nel vuoto, gran parte del capitale intellettuale di SpaceX \u00e8 stata costruita su miliardi di dollari stanziati dal bilancio per la ricerca.<\/p>\n

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Da un lato, sono necessarie leggi che proteggano gli investimenti privati, la ricerca e lo sviluppo. Senza questa protezione, gli innovatori non saranno in grado di finanziare progetti ambiziosi o sposteranno le loro aziende in luoghi dove tale protezione \u00e8 garantita. In ogni caso, la comunit\u00e0 ne soffre poich\u00e9 non si produce profitto. Dall'altro lato, sono necessarie leggi che proteggano le persone, i proprietari nominali del patrimonio comune, inclusi i cieli, dalle entit\u00e0 private orientate al profitto che annettano beni pubblici. Nessuna delle due posizioni \u00e8 corretta di per s\u00e9 e nemmeno possibile. Gli sviluppi di SpaceX offrono una possibilit\u00e0 di trovare un giusto equilibrio in questo nuovo mercato. Capiremo di averlo trovato quando massimizzeremo la frequenza delle innovazioni e la creazione di benessere pubblico.<\/p>\n

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Pensieri finali<\/h3>\n

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Ho scritto questo articolo subito dopo aver concluso un altro \u2014 sullo Starship<\/a><\/noindex>. \u00c8 stata una settimana intensa. Sia Starship che Starlink sono tecnologie rivoluzionarie che si stanno sviluppando proprio davanti ai nostri occhi, nella nostra vita. Se vedr\u00f2 crescere i miei nipoti, saranno pi\u00f9 sorpresi dal fatto che io sia pi\u00f9 vecchio di Starlink, piuttosto che dal fatto che nella mia infanzia non ci fossero telefoni cellulari (oggetti da museo) o internet accessibile come lo conosciamo oggi.<\/p>\n

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I ricchi e i militari usano da tempo internet satellitare, ma un Starlink economico, diffuso e accessibile \u00e8 semplicemente impossibile senza Starship.<\/p>\n

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Si parla del lancio da molto tempo, ma Starship, una piattaforma piuttosto economica e quindi interessante, non \u00e8 possibile senza Starlink.<\/p>\n

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Si parla da tempo di esplorazione spaziale con equipaggio, e se sei un pilota di caccia a reazione, e anche neurochirurgo<\/a><\/noindex>, allora hai il via libera. Con Starship e Starlink, l'esplorazione dello spazio da parte dell'umanit\u00e0 \u00e8 un futuro raggiungibile e prossimo, a un passo dalla posta orbitale ai centri industriali sviluppati nel profondo spazio.<\/p>\n

Fonte: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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