Artikel iki bagéan saka seri darmabakti kanggo
Solusi kanggo masalah pasangan iki yaiku Starlink. Kanthi ngrakit lan ngluncurake satelit dhewe, SpaceX bisa nggawe lan nemtokake pasar anyar kanggo akses komunikasi sing efisien lan demokratisasi ing antarane ruang angkasa, ngasilake dana kanggo mbangun roket sadurunge nglelebke perusahaan, lan nambah nilai ekonomi dadi triliunan. Aja ngremehake ukuran ambisi Elon. Ana mung akeh industri triliun dolar: energi, transportasi kacepetan dhuwur, komunikasi, IT, kesehatan, tetanèn, pamaréntahan, pertahanan. Senadyan misconceptions umum,
Elon Musk pisanan nguripake manungsa waé menyang angkasa nalika dheweke pengin nandur modal $ 80 yuta kanthi gratis ing misi kanggo tuwuh tanduran ing probe Mars. Mbangun kutha ing Mars bisa uga biaya 100 kaping luwih, mula Starlink dadi taruhan utama Musk kanggo nyedhiyakake banjir dhuwit sponsor sing dibutuhake.
Kanggo apa?
Aku wis ngrancang artikel iki kanggo wektu sing suwe, nanging mung minggu kepungkur aku entuk gambaran lengkap. Banjur Presiden SpaceX Gwynne Shotwell menehi wawancara sing nggumunake Rob Baron, sing banjur diliput kanggo CNBC kanthi apik.
Konsep
Apa pengelompokan gedhe banget perlu kanggo Internet? Lan kok saiki?
Mung ing memoriku wis Internet nguripake saka murni akademisi pampering menyang pisanan lan mung infrastruktur revolusioner. Iki dudu topik sing pantes artikel lengkap, nanging aku bakal ngira yen ing saindenging jagad, kebutuhan kanggo Internet lan penghasilan bakal terus tuwuh kira-kira 25% saben taun.
Saiki, meh kabeh kita entuk internet saka sawetara monopoli sing diisolasi sacara geografis. Ing AS, AT&T, Time Warner, Comcast lan sawetara pemain cilik wis dibagi wilayah supaya kompetisi, ngisi telung kulit kanggo layanan lan bask ing sinar gething meh universal.
Ana alesan sing apik kanggo panyedhiya dadi ora kompetitif-ngluwihi keserakahan. Mbangun infrastruktur kanggo Internet - menara sel gelombang mikro lan serat optik - larang banget. Iku gampang kanggo lali alam apik saka Internet. Mbahku pisanan kerja ing Perang Dunia II minangka operator komunikasi, nanging telegraf banjur bersaing kanggo peran strategis utama karo merpati operator! Kanggo umume kita, informasi superhighway iku soko ephemeral, intangible, nanging bit lelungan liwat donya fisik, kang wis wates, kali, gunung, segara, badai, bencana alam lan alangan liyane. Mbalik ing taun 1996, nalika garis serat optik pisanan dipasang ing sadawane segara,
Ing siji wektu aku makarya ing laboratorium optik lan (yen memori serves) kita nyuwil rekor wektu sing, ngirimke kacepetan transmisi multiplex 500 Gb/sec. Watesan elektronik ngidini saben serat dimuat nganti 0,1% saka kapasitas teoretis. Limalas taun sabanjure, kita siyap ngluwihi ambang: yen transmisi data ngluwihi, serat bakal leleh, lan kita wis cedhak banget.
Nanging kita kudu ngunggahake aliran data ing sadhuwure bumi sing dosa - menyang papan, ing ngendi satelit kasebut ora ngubengi "bal" kaping 30 ing limang taun. Iku misale jek kaya solusi sing jelas - dadi kenapa ora ana sing njupuk sadurunge?
Konstelasi satelit Iridium, dikembangake lan disebarake ing awal taun 1990-an dening Motorola (elinga?), dadi jaringan komunikasi orbit rendah global pisanan (kaya sing digambarake ing
Yen Iridium butuh 66 satelit, kenapa SpaceX butuh puluhan ewu? Carane beda banget?
SpaceX mlebu bisnis iki saka mburi - diwiwiti kanthi diluncurake. Dadi pelopor ing bidang konservasi kendaraan peluncuran lan kanthi mangkono ngrebut pasar bantalan peluncuran murah. Nyoba kanggo ngalahake wong-wong mau kanthi rega sing luwih murah ora bakal nggawa dhuwit akeh, mula siji-sijine cara kanggo entuk bathi saka kekuwatane sing berlebihan yaiku dadi klien. Biaya SpaceX kanggo ngluncurake satelit dhewe -
Jangkoan Starlink ing saindenging jagad bakal nyedhiyakake akses menyang internet kanthi kualitas dhuwur ing endi wae ing saindenging jagad. Kanggo pisanan, kasedhiyan Internet ora gumantung ing jarak sawijining negara utawa kutha menyang garis serat optik, nanging ing langit sing cetha ing ndhuwur. Pangguna ing saindenging jagad bakal duwe akses menyang Internet global sing ora kaiket tanpa preduli saka macem-macem tingkat monopoli pemerintah sing ala lan/utawa jahat. Kemampuan Starlink kanggo ngilangi monopoli kasebut bakal nyebabake owah-owahan positif ing skala sing luar biasa sing pungkasane bakal nggabungake milyaran wong ing komunitas cyber global ing mangsa ngarep.
Digression lirik sing cendhak: apa tegese?
Kanggo wong sing tuwuh ing jaman saiki sing konektivitas ing endi-endi, Internet kaya hawa sing kita ambegan. Dheweke mung. Nanging iki - yen kita lali babagan kekuwatan sing luar biasa kanggo nggawa owah-owahan positif - lan kita wis ana ing tengah-tengahe. Kanthi bantuan saka Internet, wong bisa nyekel pimpinane tanggung jawab, komunikasi karo wong liya ing sisih liya, nuduhake pikirane, lan nyipta sing anyar. Internet nyawiji manungsa. Sejarah modernisasi minangka sejarah pangembangan kemampuan pertukaran data. Pisanan - liwat pidato lan puisi epik. Banjur - ing nulis, kang menehi swara kanggo wong mati, lan padha nguripake kanggo urip; nulis ngidini data kanggo disimpen lan ndadekake komunikasi bedo bisa. Pers cetak nyedhiyakake produksi warta ing stream. Komunikasi elektronik - wis nyepetake transfer data ing saindenging jagad. Piranti cathetan pribadi wis mboko sithik dadi luwih rumit, berkembang saka notebook menyang ponsel, saben-saben minangka komputer sing nyambung menyang Internet, diiseni sensor lan dadi luwih apik kanggo ngantisipasi kabutuhan saben dina.
Wong sing nggunakake nulis lan komputer ing proses kognisi duwe kesempatan sing luwih apik kanggo ngatasi watesan otak sing ora dikembangake kanthi sampurna. Sing luwih apik yaiku ponsel minangka piranti panyimpenan sing kuat lan mekanisme kanggo ijol-ijolan ide. Nalika wong biyen ngandelake pidato sing ditulis ing notebook kanggo nuduhake pikirane, saiki biasane notebook kanggo nuduhake ide sing digawe wong. Skema tradisional wis ngalami inversi. Lanjutan logis saka proses kasebut minangka wujud metakognisi kolektif tartamtu, liwat piranti pribadi,
Carane?
Ayo ngobrol babagan model bisnis lan arsitektur proyek Starlink.
Kanggo Starlink dadi perusahaan sing duwe bathi, aliran dana kudu ngluwihi biaya konstruksi lan operasi. Biasane, investasi ibukutha kalebu biaya ngarep sing luwih dhuwur, pembiayaan khusus sing canggih lan mekanisme asuransi kanggo ngluncurake satelit. Satelit komunikasi geostasioner bisa regane $500 yuta lan butuh 5 taun kanggo ngumpul lan diluncurake. Mula, perusahaan ing lapangan iki bebarengan mbangun kapal jet utawa kapal kontainer. Biaya gedhe banget, panyebaran dana sing meh ora nutupi biaya pendanaan, lan anggaran operasi sing relatif cilik. Ing kontras, kejatuhan Iridium asli yaiku Motorola meksa operator kasebut mbayar biaya lisensi sing lumpuh, bangkrut perusahaan kasebut sajrone sawetara wulan.
Kanggo nindakake bisnis kaya iki, perusahaan satelit tradisional kudu nglayani pelanggan pribadi lan ngisi tarif data sing dhuwur. Maskapai penerbangan, pos terpencil, kapal, zona perang lan prasarana utama mbayar kira-kira $5 saben MB, sing 1 kaping luwih larang tinimbang ADSL tradisional, sanajan latensi lan throughput satelit sing relatif kurang.
Starlink ngrancang kanggo saingan karo panyedhiya layanan terrestrial, tegese ngirim data luwih murah lan, saenipun, ngisi daya kurang saka $1 saben 1 MB. Apa iki bisa? Utawa, amarga iki bisa, kita kudu takon: kepiye carane bisa?
Bahan pisanan ing sajian anyar yaiku peluncuran murah. Dina iki, Falcon ngedol peluncuran 24 ton kanthi rega $ 60 yuta, yaiku $ 2500 saben 1 kg. Ternyata, ana biaya internal sing luwih akeh. Satelit Starlink bakal diluncurake ing kendaraan peluncuran sing bisa digunakake maneh, saengga biaya marginal saka siji peluncuran yaiku biaya tahap kapindho anyar (udakara $ 4 yuta), fairings (1 yuta) lan dhukungan lemah (~ 1 yuta). Total: kira-kira 100 ewu dolar saben satelit, i.e. luwih saka 1000 kaping luwih murah tinimbang ngluncurake satelit komunikasi konvensional.
Umume satelit Starlink, Nanging, bakal diluncurake ing Starship. Pancen, evolusi Starlink, minangka laporan sing dianyari ing acara FCC, nyedhiyakake sawetara
Apa biaya satelit kalebu? Antarane sedulur-sedulure, satelit Starlink rada ora biasa. Padha dirakit, disimpen lan diluncurake kanthi rata lan mulane gampang banget kanggo ngasilake massa. Pengalaman nuduhake yen biaya produksi kudu kira-kira padha karo biaya peluncur. Yen prabédan ing rega gedhe, tegese sumber daya ora dialokasikan kanthi bener, amarga pangurangan lengkap biaya marginal nalika nyuda biaya ora gedhe. Apa pancene bisa mbayar 100 ewu dolar saben satelit kanggo batch pisanan sawetara atus? Ing tembung liyane, apa satelit Starlink ing piranti ora luwih rumit tinimbang mesin?
Kanggo njawab pitakonan iki kanthi lengkap, kita kudu ngerti sebabe biaya satelit komunikasi sing ngorbit 1000 kaping luwih dhuwur, sanajan ora 1000 kaping luwih rumit. Cukup gampang, kenapa hardware ruang larang? Ana akeh alasan kanggo iki, nanging sing paling narik kawigaten ing kasus iki yaiku: yen ngluncurake satelit menyang orbit (sadurunge Falcon) biaya luwih saka 100 yuta, iku kudu dijamin bisa kanggo akèh taun supaya bisa nggawa paling sethithik sawetara. bathi. Njamin linuwih kasebut ing operasi produk pisanan lan mung minangka proses sing lara lan bisa nyeret nganti pirang-pirang taun, mbutuhake upaya atusan wong. Tambah ing biaya, lan iku gampang kanggo mbenerake pangolahan tambahan nalika iku wis larang kanggo miwiti.
Starlink ngilangi paradigma iki kanthi mbangun atusan satelit, kanthi cepet mbenerake cacat desain awal, lan nggunakake teknik produksi massal kanggo ngontrol biaya. Aku wong bisa gampang mbayangno baris perakitan Starlink ngendi teknisi nggabungake soko anyar menyang desain lan terus kabeh bebarengan karo dasi plastik (tingkat NASA, mesthi) ing siji utawa loro jam, njaga tingkat panggantos dibutuhake 16 satelit / dina. Satelit Starlink kasusun saka akeh bagean ruwet, nanging aku ora weruh alesan apa biaya unit sewu teka saka baris perakitan ora bisa sudo kanggo 20 ewu. Pancen, ing Mei, Elon wrote ing Twitter sing biaya prodhuksi satelit punika wis luwih murah tinimbang biaya peluncuran.
Ayo dadi njupuk kasus rata-rata lan njelasno wektu payback, dibunderaké nomer. Siji satelit Starlink, sing regane 100 ewu kanggo ngumpul lan diluncurake, tahan 5 taun. Apa bakal mbayar dhewe, lan yen ya, sepira cepet?
Ing 5 taun, satelit Starlink bakal ngubengi Bumi kaping 30. Ing saben orbit siji lan setengah jam iki, iku bakal nglampahi paling wektu liwat segara lan mbok menawa 000 detik liwat kutha padhet pedunungé. Sajrone jendhela cendhak iki, dheweke nyebarake data, cepet-cepet golek dhuwit. Kanthi nganggep yen antena ndhukung 100 balok lan saben balok ngirimake 100 Mbps nggunakake jinis enkoding modern
Angka perkiraan bisa beda-beda banget, ing loro arah. Nanging ing kasus apa wae, yen sampeyan bisa miwiti rasi lintang kualitas dhuwur saka satelit menyang orbit kurang kanggo 100 - utawa malah kanggo 000 yuta saben unit - iki panjalukan serius. Sanajan wektu panggunaan sing cendhak banget, satelit Starlink bisa ngirim data 1 PB sajrone umure - kanthi biaya amortisasi $30 saben GB. Ing wektu sing padha, nalika ngirim liwat jarak sing luwih dawa, biaya marginal meh ora mundhak.
Kanggo ngerti pentinge model iki, ayo cepet mbandhingake karo rong model liyane kanggo ngirim data menyang konsumen: kabel serat optik tradisional, lan konstelasi satelit sing ditawakake perusahaan sing ora duwe spesialisasi kanggo ngluncurake satelit.
Carane iki bisa? Satelit Starlink kalebu kabeh hardware switching elektronik canggih sing dibutuhake kanggo nyambungake kabel serat optik, nanging nggunakake vakum tinimbang kabel sing larang lan rapuh kanggo ngirim data. Transmisi liwat papan nyuda jumlah monopoli sing nyaman lan moribund, ngidini pangguna komunikasi liwat hardware sing luwih murah.
Ayo mbandhingake karo pangembang satelit saingan OneWeb. OneWeb ngrancang nggawe rasi lintang 600 satelit, sing bakal diluncurake liwat pemasok komersial kanthi biaya kira-kira $20 saben 000 kg. Bobot siji satelit yaiku 1 kg, yaiku, ing kahanan sing becik, peluncuran siji unit bakal kira-kira 150 yuta. Biaya hardware satelit kira-kira 3 yuta saben satelit, yaiku. ing taun 1, biaya kabeh klompok bakal dadi 2027 milyar. Tes sing ditindakake dening OneWeb nuduhake throughput 2,6 Mb / detik. ing puncak, saenipun, kanggo saben 50 sinar. Kanthi pola sing padha digunakake kanggo ngetung biaya Starlink, kita entuk: saben satelit OneWeb ngasilake $16 saben orbit, lan mung 80 taun bakal ngasilake $5 yuta - meh ora nutupi biaya peluncuran, yen sampeyan uga ngetung transmisi data menyang wilayah sing adoh. . Total kita entuk $2,4 saben 1,70 GB.
Gwynne Shotwell iki bubar dipetik minangka ngandika sing
Aku yakin ana analisis sing luwih optimis babagan OneWeb lan pangembang konstelasi satelit sing bakal teka, nanging aku durung ngerti kepiye cara kerjane.
Bubar Morgan Stanley
Titik pungkasan sing ditinggalake yaiku mbandhingake bathi saben 1 Watt energi surya sing digawe kanggo Starlink. Miturut foto ing situs web, susunan solar saben satelit duwe area sekitar 60 meter persegi, yaiku. rata-rata ngasilake kira-kira 3 kW utawa 4,5 kWh saben revolusi. Minangka perkiraan kasar, saben orbit bakal ngasilake $1000 lan saben satelit bakal ngasilake kira-kira $220 saben kWh. Iki 10 kaping biaya grosir energi surya, sing sepisan maneh negesake:
arsitektur
Ing bagean sadurunge, aku rada ngenalake bagean arsitektur Starlink sing ora pati penting - cara kerjane kanthi kapadhetan populasi sing ora rata ing planet iki. Satelit Starlink ngetokake sinar fokus sing nggawe titik ing permukaan planet. Pelanggan ing sawijining titik nuduhake bandwidth siji. Ukuran titik ditemtokake dening fisika dhasar: wiwitane jembaré (dhuwur satelit x dawa gelombang mikro / diameter antena), sing kanggo satelit Starlink, paling apik, sawetara kilometer.
Ing sawetara kutha, kapadhetan populasi kira-kira 1000 jiwa / km persegi, sanajan ing sawetara panggonan luwih dhuwur. Ing sawetara wilayah Tokyo utawa Manhattan bisa uga ana luwih saka 100 wong saben titik. Untunge, kutha apa wae sing padhet pendhudhuke duwe pasar domestik sing kompetitif kanggo Internet broadband, ora kanggo sebutno jaringan ponsel sing maju banget. Nanging, apa wae, yen ing wektu tartamtu ana akeh satelit saka rasi lintang sing padha ing kutha, throughput bisa ditambah kanthi keragaman spasial antena, uga kanthi distribusi frekuensi. Ing tembung liya, puluhan satelit bisa fokus sinar paling kuat ing sawijining titik, lan pangguna ing wilayah kasebut bakal nggunakake terminal lemah sing nyebarake panjaluk kasebut ing antarane satelit.
Yen ing tahap wiwitan pasar sing paling cocok kanggo adol layanan yaiku wilayah terpencil, deso utawa pinggiran kutha, mula dana kanggo peluncuran luwih lanjut bakal teka saka layanan sing luwih apik menyang kutha sing padhet. Skenario kasebut minangka kebalikan saka pola ekspansi pasar standar, ing ngendi layanan kompetitif sing nargetake kutha-kutha mesthi ngalami penurunan bathi nalika nyoba nggedhekake wilayah sing luwih miskin lan kurang pedunung.
Sawetara taun kepungkur, nalika aku ngitung,
Aku njupuk data saka gambar iki lan nggawe 3 grafik ing ngisor iki. Kaping pisanan nuduhake frekuensi wilayah bumi kanthi kapadhetan populasi. Sing paling menarik yaiku umume bumi ora didunungi, nanging meh ora ana wilayah sing duwe luwih saka 100 wong saben km persegi.
Grafik kapindho nuduhake frekuensi wong miturut kapadhetan populasi. Lan sanajan umume planet iki ora ana pedunung, akeh wong manggon ing wilayah sing ana 100-1000 jiwa saben km persegi. Sifat puncak iki (urutan gedhene luwih gedhe) nggambarake bimodalitas ing pola urbanisasi. 100 wong / km persegi. minangka wilayah padesan sing relatif jarang, dene angka 1000 jiwa / km persegi. wis ciri pinggiran. Pusat kutha kanthi gampang nuduhake 10 wong / km persegi, nanging populasi Manhattan ana 000 jiwa / km persegi.
Grafik katelu nuduhake kapadhetan populasi miturut garis lintang. Bisa dideleng meh kabeh wong konsentrasi antarane 20 lan 40 derajat lintang lor. Iki, umume, kedadeyan sacara geografis lan historis, amarga bagean gedhe saka belahan bumi sisih kidul dikuwasani dening samodra. Nanging, kapadhetan populasi kasebut minangka tantangan sing angel kanggo arsitek klompok kasebut, amarga ... Satelit nglampahi wektu sing padha ing loro belahan bumi. Kajaba iku, satelit sing ngubengi Bumi kanthi sudut, umpamane, 50 derajat bakal nglampahi wektu luwih cedhak karo wates garis lintang sing ditemtokake. Mulane Starlink mung mbutuhake 6 orbit kanggo nglayani AS sisih lor, dibandhingake karo 24 kanggo nutupi khatulistiwa.
Pancen, yen sampeyan nggabungake grafik kapadhetan populasi karo grafik kapadhetan konstelasi satelit, pilihan orbit dadi jelas. Saben grafik bar nggambarake salah siji saka papat file FCC SpaceX. Secara pribadi, misale jek saben laporan anyar kaya tambahan saka sing sadurunge, nanging ing kasus apa wae, ora angel ndeleng kepiye satelit tambahan nambah kapasitas ing wilayah sing cocog ing belahan bumi sisih lor. Beda karo, kapasitas sing ora digunakake tetep ing belahan bumi sisih kidul - bungah, Australia!
Apa sing kedadeyan karo data pangguna nalika tekan satelit? Ing versi asli, satelit Starlink langsung dikirim bali menyang stasiun lemah khusus cedhak wilayah layanan. Konfigurasi iki diarani "relay langsung". Ing mangsa ngarep, satelit Starlink bakal bisa komunikasi karo siji liyane liwat laser. Ijol-ijolan data bakal munggah ing kutha-kutha sing padhet, nanging data kasebut bisa disebarake liwat jaringan laser ing rong dimensi. Ing praktik, iki tegese ana kesempatan gedhe kanggo jaringan backhaul komunikasi rahasia ing jaringan satelit, tegese data pangguna bisa "ditransfer maneh menyang Bumi" ing lokasi sing cocog. Ing laku, misale jek aku stasiun tanah SpaceX bakal digabungake karo
Pranyata komunikasi satelit-kanggo-satelit dudu tugas sing ora pati penting kajaba satelit kasebut pindhah bebarengan. Laporan paling anyar kanggo FCC nglaporake 11 rasi lintang orbital satelit. Ing klompok tartamtu, satelit pindhah ing dhuwur padha, ing amba padha, lan karo eccentricity padha, kang tegese laser bisa nemokake satelit ing jarak cedhak karo relatif gampang. Nanging kacepetan nutup antarane klompok diukur ing km / sec, supaya komunikasi antarane klompok, yen bisa, kudu dilakokaké liwat link gelombang mikro sing bisa dikontrol kanthi cepet.
Topologi klompok orbital kaya teori gelombang-partikel cahya lan ora utamané ditrapake kanggo conto kita, nanging aku iku ayu, supaya aku klebu ing artikel. Yen sampeyan ora kasengsem ing bagean iki, langsung menyang "Batesan Fisika Fundamental."
Torus-utawa donat-yaiku obyek matematika sing ditetepake kanthi rong radii. Iku cukup prasaja kanggo nggambar bunderan ing permukaan torus: podo karo utawa tegak karo wangune. Sampeyan bisa nemokake iku menarik kanggo nemokake sing ana loro kulawargané bunderan liyane sing bisa digambar ing lumahing torus, loro kang liwat bolongan ing tengah lan watara outline. Iki sing diarani
Lan nalika orbit satelit, kanthi tegas, elips tinimbang bunder, desain sing padha ditrapake kanggo Starlink. Rasi lintang 4500 satelit ing pirang-pirang bidang orbit, kabeh ing sudut sing padha, mbentuk formasi sing terus-terusan obah ing ndhuwur permukaan bumi. Formasi sing diarahake menyang sisih lor ing sadhuwure titik garis lintang sing diwènèhaké dadi mubeng lan bali menyang kidul. Kanggo nyegah tabrakan, orbit bakal rada elongated, saéngga lapisan sing obah ngalor bakal sawetara kilometer ing ndhuwur (utawa ngisor) lapisan sing obah ngidul. Bebarengan, loro lapisan iki mbentuk torus diunekake-metu, minangka kapacak ing ngisor iki ing diagram Highly exaggerated.
Ayo kula ngelingake yen ing torus iki, komunikasi ditindakake antarane satelit tetanggan. Ing istilah umum, ora ana sambungan langsung lan terus-terusan antarane satelit ing lapisan beda, amarga kacepetan nutup kanggo panuntun dhumateng laser dhuwur banget. Path transmisi data antarane lapisan, ing siji, liwat ndhuwur utawa ngisor torus.
Gunggunge 30 satelit bakal ana ing 000 tori bersarang, adoh saka orbit ISS! Diagram iki nuduhake carane kabeh lapisan iki dikempalken, tanpa eccentricity exaggerated.
Pungkasan, sampeyan kudu mikir babagan ketinggian penerbangan sing optimal. Ana dilema: papan sing kurang, sing menehi hasil sing luwih gedhe kanthi ukuran sinar sing luwih cilik, utawa papan sing dhuwur, sing ngidini sampeyan nutupi kabeh planet kanthi satelit sing luwih sithik? Suwe-suwe, laporan menyang FCC saka SpaceX ngandhani babagan ketinggian sing luwih murah, amarga, nalika Starship saya apik, bisa kanthi cepet nyebarake rasi lintang sing luwih gedhe.
Dhuwur sing kurang nduweni keuntungan liyane, kalebu nyuda resiko tabrakan karo puing ruang utawa akibat negatif saka kegagalan peralatan. Amarga tambah seret atmosfer, satelit Starlink ing ngisor (330 km) bakal kobong sajrone sawetara minggu sawise kelangan kontrol sikap. Pancen, 300 km minangka papan sing ora bisa mabur satelit, lan njaga ketinggian kasebut mbutuhake mesin roket listrik Krypton sing dibangun, uga desain sing ramping. Sacara teoritis, satelit sing cukup runcing sing didhukung dening mesin roket listrik bisa njaga ketinggian 160 km kanthi stabil, nanging SpaceX ora mungkin ngluncurake satelit kanthi sithik, amarga ana sawetara trik liyane kanggo nambah kapasitas.
Watesan Fisika Fundamental
Kayane ora mungkin biaya hosting satelit bakal mudhun ing sangisore 35 ewu, sanajan produksi wis maju lan otomatis, lan kapal Starship bisa digunakake maneh, lan durung ngerti apa watesan fisika sing bakal ditindakake ing satelit kasebut. . Analisis ing ndhuwur nganggep throughput puncak 80 Gbps. (yen sampeyan muter nganti 100 sinar, saben bisa ngirim 100 Mbps).
Watesan kapasitas saluran maksimum disetel kanggo
Apa 100 balok praktis? Ana rong aspek kanggo masalah iki: lebar sinar lan kerapatan unsur array bertahap. Jembar balok ditemtokake dening dawane gelombang dibagi karo diameter antena. Antena array phased digital isih dadi teknologi khusus, nanging dimensi sing migunani maksimal ditemtokake kanthi jembar.
Nganti 2500 saluran, sing saben ndhukung 58 Gb / s, minangka jumlah informasi sing akeh - kira-kira, banjur 145 Tb / s. Kanggo mbandhingake, kabeh lalu lintas Internet ing 2020
Kanggo satelit ing orbit 330 kilometer, sinar 0,01 radian nyakup area 10 km persegi. Ing wilayah sing padat pedunung kaya Manhattan, nganti 300 wong manggon ing wilayah iki. Apa yen kabeh padha miwiti nonton Netflix bebarengan (000 Mbps ing kualitas HD)? Panjaluk data total bakal dadi 7 GB / sec, sing kira-kira 2000 kaping watesan ketat saiki sing dileksanakake dening antarmuka serial FPGA. Ana rong cara metu saka kahanan iki, kang mung siji bisa fisik.
Kapisan yaiku nglebokake luwih akeh satelit ing orbit supaya ing wektu tartamtu ana luwih saka 35 sing nggantung ing wilayah sing dikarepake. Yen maneh njupuk 1 steradian kanggo area langit sing bisa ditrima lan dhuwure orbit rata-rata 400 km, kita entuk kapadhetan klompok 0,0002 / km persegi, utawa total 100 - yen disebarake kanthi rata. kabeh lumahing globe. Elinga yen orbit sing dipilih SpaceX nambah jangkoan ing wilayah sing padhet ing 000-20 derajat lintang lor, lan saiki jumlah satelit 40 katon ajaib.
Ide kapindho luwih adhem, nanging, susah, ora bisa ditindakake. Elinga yen jembaré sinar ditemtokake kanthi jembar antena array bertahap. Kepiye yen sawetara susunan ing pirang-pirang satelit nggabungake kekuwatan kanggo nggawe sinar sing luwih sempit - kaya teleskop radio kaya iki
Pranyata pemisahan saluran kanthi keragaman sudut-sawise kabeh, satelit-satelit ana jarak ing langit-nyedhiyakake dandan sing nyukupi ing throughput tanpa nglanggar hukum fisika.
Aplikasi
Apa profil pelanggan Starlink? Kanthi gawan, iki atusan yuta pangguna karo antena ukuran kothak pizza ing gendheng, nanging ana sumber liyane saka dhuwur income.
Ing wilayah terpencil lan deso, stasiun lemah ora mbutuhake antena array bertahap kanggo nggedhekake beamwidth, saengga piranti pelanggan sing luwih cilik bisa, saka pelacak aset IoT nganti telpon satelit genggam, beacon darurat utawa instrumen ilmiah kanggo nelusuri kewan.
Ing lingkungan kutha sing padhet, Starlink bakal nyedhiyakake backhaul utama lan serep menyang jaringan seluler. Saben menara sel bisa duwe stasiun lemah kinerja dhuwur ing ndhuwur, nanging nggunakake sumber daya basis lemah kanggo amplifikasi lan transmisi last-mil.
Pungkasan, sanajan ing wilayah sing rame sajrone peluncuran awal, aplikasi kanggo satelit orbit rendah kanthi latensi sithik banget bisa ditindakake. Perusahaan finansial dhewe nyelehake dhuwit akeh ing tangan sampeyan - mung kanggo entuk data penting saka kabeh penjuru jagad paling ora luwih cepet. Lan sanajan data liwat Starlink nduweni lelampahan sing luwih dawa tinimbang biasanipun-liwat spasi-kacepetan panyebaran cahya ing vakum 50% luwih dhuwur tinimbang kaca kuarsa, lan iki luwih akeh tinimbang bedane nalika ngirimake jarak sing luwih dawa.
Akibat negatif
Bagian pungkasan babagan akibat negatif. Tujuan artikel kasebut yaiku kanggo mbusak sampeyan saka salah paham babagan proyek kasebut, lan konsekuensi negatif potensial saka kontroversi sing paling penting. Aku bakal menehi sawetara informasi, ngempet saka interpretasi rasah. Aku isih ora clairvoyant, lan aku ora duwe insiders saka SpaceX.
Ing mratelakake panemume, jalaran paling serius teka saka tambah akses menyang Internet. Malah ing kutha asalku ing Pasadena, kutha sing sregep lan ngerti teknologi kanthi luwih saka sejuta wong sing dadi omah kanggo sawetara observatorium, universitas kelas donya, lan fasilitas NASA utama, pilihan nalika nerangake layanan Internet diwatesi. Ing saindenging AS lan ing saindenging jagad, Internet wis dadi layanan umum sing golek sewa, kanthi ISP mung nyoba nggawe $ 50 yuta saben wulan ing lingkungan sing nyaman lan ora kompetitif. Mbok menawa, layanan apa wae sing diwenehake menyang apartemen lan bangunan omah minangka layanan komunal, nanging kualitas layanan Internet kurang padha karo banyu, listrik utawa gas.
Masalah karo status quo yaiku, ora kaya banyu, listrik utawa gas, Internet isih enom lan berkembang kanthi cepet. Kita terus-terusan nemokake panggunaan anyar. Bab sing paling revolusioner durung ditemokake, nanging rencana paket nyegah kemungkinan kompetisi lan inovasi. Milyar wong ditinggal
Starlink, sing terus nyebarake Internet saka langit, nglanggar model iki. Aku durung ngerti cara sing luwih apik kanggo nyambungake milyaran wong menyang Internet. SpaceX bakal dadi panyedhiya layanan Internet lan, bisa uga, perusahaan Internet sing saingan karo Google lan Facebook. Aku yakin sampeyan durung mikir babagan iki.
Ora jelas manawa Internet satelit minangka pilihan sing paling apik. SpaceX lan mung SpaceX sing bisa nggawe rasi lintang satelit kanthi cepet, amarga mung ngentekake sedasa taun kanggo ngrusak monopoli pemerintah-militer ing peluncuran pesawat ruang angkasa. Sanajan Iridium bakal ngluwihi telpon seluler ing pasar kaping sepuluh, iku isih ora bakal entuk adopsi nyebar nggunakake bantalan peluncuran tradisional. Tanpa SpaceX lan model bisnis sing unik, ana kemungkinan internet satelit global ora bakal kedadeyan.
Pukulan utama kapindho yaiku astronomi. Sawise diluncurake 60 satelit Starlink pisanan, ana gelombang kritik saka komunitas astronomi internasional, ujar manawa jumlah satelit sing saya tambah akeh bakal ngalangi akses menyang langit wengi. Ana ujar: ing antarane para astronom, sing duwe teleskop paling gedhe yaiku sing paling keren. Tanpa exaggeration, nindakake astronomi ing jaman modern iku tugas nggegirisi, ngelingi perjuangan terus-terusan kanggo nambah kualitas analisis ing latar mburi polusi cahya akeh lan sumber gangguan liyane.
Babagan pungkasan sing dibutuhake astronom yaiku ewonan satelit padhang sing sumunar ing fokus teleskop. Pancen, rasi lintang Iridium pisanan misuwur amarga ngasilake "suar" amarga panel gedhe sing nuduhake sinar srengenge menyang wilayah cilik ing Bumi. Iku kedadeyan sing padha tekan padhange seprapat saka Bulan lan kadhangkala malah sengaja ngrusak sensor astronomi sensitif. Wedi yen Starlink bakal nyerang band radio sing digunakake ing astronomi radio uga ora ana dhasar.
Yen sampeyan ndownload aplikasi pelacak satelit, sampeyan bisa ndeleng puluhan satelit sing mabur ing langit ing wayah sore sing cerah. Satelit katon sawise srengenge surup lan sadurunge esuke, nanging mung nalika dipadhangi sinar srengenge. Mengko ing wayah wengi, satelit ora katon ing bayangan bumi. Cilik, adoh banget, dheweke cepet banget. Ana kasempatan sing padha bakal nyamarke lintang adoh kurang saka millisecond, nanging aku malah ndeteksi iki bakal wasir.
Keprigelan sing kuat babagan katerangan langit muncul saka kasunyatan manawa lapisan satelit peluncuran pisanan dibangun cedhak karo terminator bumi, yaiku. Wengi sawise wengi, Eropa - lan nalika musim panas - nonton gambar epik satelit sing mabur ing langit ing wayah sore. Salajengipun, simulasi adhedhasar laporan FCC nuduhake yen satelit ing orbit 1150 km bakal katon sanajan senja astronomi wis liwati. Umumé, senja ngliwati telung tahap: sipil, maritim lan astronomi, yaiku. nalika srengenge ana 6, 12 lan 18 derajat ing ngisor cakrawala. Ing pungkasan surup astronomi, sinar srengéngé kira-kira 650 km saka permukaan ing zenit, ngluwihi atmosfer lan umume orbit Bumi sing kurang. Adhedhasar data saka
Masalah katelu yaiku lebu ing orbit. ING
Satelit kasebut diluncurake ing dhuwur 350 km, banjur, nggunakake mesin sing dibangun, mabur menyang orbit sing dituju. Satelit apa wae sing mati nalika diluncurake bakal metu saka orbit sajrone sawetara minggu, lan ora bakal ngorbit ing papan liya sing luwih dhuwur sajrone ewu taun sabanjure. Penempatan iki kanthi strategis kalebu uji coba kanggo mlebu gratis. Salajengipun, satelit Starlink warata ing cross-section, kang tegese nalika ilang kontrol dhuwur, padha mlebu ing lapisan kandhel saka atmosfer.
Sawetara wong ngerti manawa SpaceX dadi pionir ing astronautika kanthi nggunakake jinis pemasangan alternatif tinimbang squibs. Meh kabeh situs peluncuran nggunakake squibs nalika deploying orane tumrap sekolah, satelit, fairings, etc., etc., mangkono nambah jumlah potensial saka lebu. SpaceX uga sengaja mbusak tataran ndhuwur saka orbit, nyegah saka dangling ing angkasa ing salawas-lawase, supaya padha ora rusak lan disintegrate ing lingkungan atos.
Pungkasan, masalah pungkasan sing dakkarepake yaiku kemungkinan SpaceX bakal ngganti monopoli internet sing ana kanthi nggawe dhewe. Ing niche, SpaceX wis monopoli diluncurake. Mung kepinginan pamrentah saingan kanggo entuk akses sing dijamin menyang ruang angkasa sing nyegah rudal sing larang lan ketinggalan jaman, sing asring dirakit dening kontraktor pertahanan monopolistik gedhe, supaya ora dicopot.
Ora angel mbayangno SpaceX ngluncurake 2030 satelit saben taun ing taun 6000, ditambah sawetara satelit mata-mata kanggo jaman biyen. Satelit sing murah lan dipercaya SpaceX bakal ngedol "ruang rak" kanggo piranti pihak katelu. Universitas apa wae sing bisa nggawe kamera sing bisa digunakake ing ruang angkasa bakal bisa diluncurake menyang orbit tanpa kudu mbayar biaya kanggo mbangun kabeh platform ruang. Kanthi akses sing maju lan ora diwatesi menyang ruang angkasa, Starlink wis digandhengake karo satelit, dene manufaktur sejarah wis dadi barang sing kepungkur.
Sajarah ngemot conto perusahaan maju sing ngenggoni ceruk ageng ing pasar sing jenenge dadi jeneng kluwarga: Hoover, Westinghouse, Kleenex, Google, Frisbee, Xerox, Kodak, Motorola, IBM.
Masalah bisa muncul nalika perusahaan pionir nindakake praktik anti-kompetitif kanggo njaga pangsa pasar, sanajan iki asring diidini wiwit Presiden Reagan. SpaceX bisa njaga monopoli Starlink, meksa pangembang konstelasi satelit liyane kanggo ngluncurake satelit ing roket Soviet vintage. Tumindak sing padha ditindakake
Sing luwih prihatin yaiku panyebaran SpaceX saka puluhan ewu satelit orbit rendah bisa dirancang minangka co-option saka commons. Perusahaan swasta, ngupaya keuntungan pribadi, njupuk kepemilikan permanen saka posisi orbit sing bisa diakses umum lan ora dikuwasani. Lan nalika inovasi SpaceX bisa nggawe dhuwit ing vakum, akeh ibukutha intelektual SpaceX dibangun kanthi anggaran riset milyaran dolar.
Ing tangan siji, kita butuh undang-undang sing bakal nglindhungi investasi pribadi, dana riset lan pangembangan. Tanpa perlindungan iki, para inovator ora bakal bisa mbiayai proyek ambisius utawa bakal mindhah perusahaan menyang papan sing bakal diwenehake perlindungan kasebut. Ing kasus apa wae, masyarakat nandhang sangsara amarga bathi ora diasilake. Ing sisih liya, kita butuh undang-undang sing bakal nglindhungi wong, sing nduweni nominal umum kalebu langit, saka entitas pribadi sing nyewakake barang umum. Ing dhewe, ora siji utawa liyane bener utawa malah bisa. Pangembangan SpaceX nawakake kesempatan kanggo golek tengah ing pasar anyar iki. Kita bakal ngerti yen wis ditemokake nalika kita maksimalake frekuensi inovasi lan nggawe kesejahteraan sosial.
Pikiran pungkasan
Aku nulis artikel iki langsung sawise rampung liyane -
Wong sugih lan militer wis suwe nggunakake Internet satelit, nanging Starlink sing umum lan murah tanpa Starship ora mungkin.
Dheweke wis suwe ngomong babagan peluncuran kasebut, nanging Starship, platform sing murah banget lan mulane menarik, ora mungkin tanpa Starlink.
Eksplorasi ruang angkasa berawak wis suwe dirembug, lan yen sampeyan...
Source: www.habr.com