Šis straipsnis yra iš serijos
Šios dvynių problemos sprendimas yra „Starlink“. Surinkdama ir paleisdama savo palydovus, „SpaceX“ galėtų sukurti ir apibrėžti naują itin veiksmingos ir demokratinės prieigos prie kosminių ryšių rinką, užsitikrinti finansavimą raketai pastatyti, kol ji nepaskandins įmonę, ir padidinti jos ekonominę vertę iki trilijonų. Nenuvertinkite Elono ambicijų masto. Iš viso nėra tiek daug pramonės šakų, kuriose sukasi trilijonai dolerių: energetika, greitasis transportas, ryšiai, IT, sveikatos apsauga, žemės ūkis, valdžia, gynyba. Nepaisant paplitusių klaidingų nuomonių,
Pirmą kartą Elonas Muskas nukreipė žvilgsnį į kosmosą, kai norėjo paaukoti 80 milijonų dolerių misijai auginti augalus Marso zonde. Pastatyti miestą Marse tikriausiai kainuotų 100 000 kartų brangiau, todėl „Starlink“ yra pagrindinis Musko statymas, norint užsitikrinti labai reikalingų rėmimo pinigų jūrą.
Už ką?
Šį straipsnį planavau jau seniai, bet tik praėjusią savaitę turėjau pilną vaizdą. Tada „SpaceX“ prezidentas Gwynne Shotwell davė nuostabų interviu Robui Baronui, kurį vėliau jis parašė CNBC.
Sąvoka
Ar tokia didžiulė grupuotė tikrai reikalinga internetui? Ir kodėl dabar?
Tik mano atmintyje internetas iš grynai akademinio lepinimo virto pirmąja ir vienintele revoliucine infrastruktūra. Tai nėra ta tema, kuriai verta skirti ilgą straipsnį, bet manysiu, kad pasauliniu mastu interneto poreikis ir jo gaunamos pajamos ir toliau augs apie 25% per metus.
Šiandien beveik visi gauname internetą iš nedaugelio geografiškai izoliuotų monopolijų. JAV „AT&T“, „Time Warner“, „Comcast“ ir keletas mažesnių žaidėjų padalino teritoriją, kad išvengtų konkurencijos, kovotų už paslaugas ir maudytųsi beveik visuotinės neapykantos spinduliuose.
IPT turi svarią nekonkurencinio elgesio priežastį, be visapusiško godumo. Interneto infrastruktūros – mikrobangų elementų bokštų ir šviesolaidžio – kūrimas yra labai, labai brangus. Lengva pamiršti nuostabią interneto prigimtį. Mano močiutė iš pradžių pradėjo dirbti per Antrąjį pasaulinį karą signalininku, o paskui telegrafas varžėsi dėl vadovaujančio strateginio vaidmens su pašto balandžiais! Daugeliui iš mūsų informacijos greitkelis yra kažkas trumpalaikio, neapčiuopiamo, tačiau fragmentai keliauja per fizinį pasaulį, kuriame yra sienos, upės, kalnai, vandenynai, audros, stichinės nelaimės ir kitos kliūtys. 1996 m., kai ant vandenyno dugno buvo nutiesta pirmoji šviesolaidinė linija,
Vienu metu dirbau optinėje laboratorijoje ir (jei atmintis neapgauna) sumušėme to meto rekordą išduodami multiplekso perdavimo sparta 500 Gb/s. Elektroniniai apribojimai leido kiekvieną skaidulą apkrauti 0,1% teorinio pralaidumo. Po penkiolikos metų esame pasirengę peržengti slenkstį: jei duomenų perdavimas ją peržengs, pluoštas ištirps, ir mes jau labai arti to.
Bet reikia pakelti duomenų srautą virš nuodėmingos žemės – į kosmosą, kur palydovas per penkerius metus aplink „rutulį“ apskrieja 30 000 kartų. Atrodytų, akivaizdus sprendimas – tai kodėl niekas to nesiėmė anksčiau?
Iridium palydovų žvaigždynas, kurį dešimtojo dešimtmečio pradžioje sukūrė ir įdiegė Motorola (vis dar prisimenate juos?), tapo pirmuoju pasauliniu žemos orbitos ryšių tinklu (kaip viliojančiai aprašyta
Jei Iridiumui pakaktų 66 palydovų, tai kam SpaceX prireikė dešimčių tūkstančių? Kodėl ji tokia kitokia?
„SpaceX“ į šį verslą įžengė iš priešingo galo – jis prasidėjo nuo paleidimų. Tapo pradininku paleidimo raketų išsaugojimo srityje ir taip užėmė pigių paleidimo aikštelių rinką. Bandydami juos aplenkti mažesne kaina neuždirbsite daug pinigų, todėl vienintelis būdas pasipelnyti iš perteklinių pajėgumų – tapti klientu. „SpaceX“ išleido savo palydovams paleisti
„Starlink“ pasaulinė aprėptis suteiks jums prieigą prie aukštos kokybės interneto bet kurioje pasaulio vietoje. Pirmą kartą interneto prieinamumas priklausys ne nuo šalies ar miesto artumo prie šviesolaidžio linijos, o nuo aukščiau esančio dangaus grynumo. Naudotojai visame pasaulyje turės prieigą prie pasaulinio interneto be pančių, nepaisant įvairaus laipsnio blogų ir (arba) nesąžiningų vyriausybės monopolijų. „Starlink“ sugebėjimas palaužti šias monopolijas skatina neįtikėtino masto teigiamus pokyčius, kurie pagaliau suvienys milijardus žmonių į pasaulinę ateities kibernetinę bendruomenę.
Mažas lyrinis nukrypimas: ką tai reiškia?
Žmonėms, šiandien augantiems visur esančio ryšio eroje, internetas yra tarsi oras, kuriuo kvėpuojame. Jis tiesiog yra. Bet tai – jei pamiršite apie jo neįtikėtiną galią atnešti teigiamų pokyčių – ir mes jau esame pačiame jų centre. Interneto pagalba žmonės gali prisišaukti savo vadovus atsakomybėn, bendrauti su kitais žmonėmis kitame pasaulio krašte, dalintis mintimis, sugalvoti ką nors naujo. Internetas vienija žmoniją. Atnaujinimų istorija – tai dalijimosi duomenimis galimybių raidos istorija. Pirma, per kalbas ir epinę poeziją. Tada - ant laiško, kuris duoda balsą mirusiems, o jie kreipiasi į gyvuosius; rašymas leidžia saugoti duomenis ir įmanomą asinchroninį ryšį. Spausdinta spauda pradėjo skelbti naujienas. Elektroninė komunikacija – paspartino duomenų perdavimą visame pasaulyje. Asmeniniai užrašų darymo įrenginiai pamažu tapo sudėtingesni, iš nešiojamųjų kompiuterių tapo mobiliaisiais telefonais, kurių kiekvienas yra prie interneto prijungtas kompiuteris, užpildytas jutikliais ir kasdien vis geriau nuspėjantis mūsų poreikius.
Žmogus, kuris pažinimo procese naudoja rašymą ir kompiuterį, turi daugiau galimybių įveikti netobulai išsivysčiusių smegenų ribotumą. Dar labiau padrąsina tai, kad mobilieji telefonai yra ir galingi saugojimo įrenginiai, ir keitimosi idėjomis mechanizmas. Jei anksčiau žmonės, dalindamiesi mintimis, rėmėsi kalba, kurią eskizavo sąsiuviniuose, tai šiandien įprasta, kad sąsiuviniai dalijasi žmonių sugeneruotomis idėjomis. Tradicinė schema buvo pakeista. Logiška proceso tęsinys yra tam tikra kolektyvinio metakognicijos forma per asmeninius prietaisus,
Kaip tai padaryti?
Pakalbėkime apie Starlink projekto verslo modelį ir architektūrą.
Kad „Starlink“ taptų pelninga įmone, lėšų įplaukos turi viršyti statybos ir eksploatavimo išlaidas. Tradiciškai kapitalo investicijos buvo susijusios su padidėjusiomis pradinėmis sąnaudomis, sudėtingų specializuotų finansavimo ir draudimo mechanizmų naudojimu ir viskuo, kad būtų galima paleisti palydovą. Geostacionarių ryšių palydovas gali kainuoti 500 milijonų dolerių, o jo sukūrimas ir paleidimas užtruks penkerius metus. Todėl šios srities įmonės vienu metu stato reaktyvinius ar konteinerinius laivus. Didžiulės išlaidos, lėšų įplaukos, kurios vos padengia finansavimo išlaidas, ir palyginti mažas veiklos biudžetas. Priešingai, originalaus „Iridium“ nesėkmė buvo ta, kad „Motorola“ privertė operatorių sumokėti žudikų licencijos mokestį, o įmonė bankrutavo vos per kelis mėnesius.
Kad galėtų vykdyti tokį verslą, tradicinės palydovinės bendrovės turėjo aptarnauti privačius klientus ir mokėti didelius duomenų perdavimo spartus. Avialinijos, atokūs postai, laivai, karo zonos ir pagrindinės infrastruktūros vietos moka apie 5 USD už MB, o tai 1 kartų viršija tradicinio ADSL kainą, nepaisant duomenų delsos ir santykinai mažo palydovo pralaidumo.
„Starlink“ planuoja konkuruoti su antžeminių paslaugų teikėjais, o tai reiškia, kad ji turės teikti duomenis pigiau ir, idealiu atveju, kainuos daug mažiau nei 1 USD už 1 MB. Ar tai įmanoma? Arba, kadangi tai įmanoma, reikėtų paklausti: kaip tai įmanoma?
Pirmasis naujojo patiekalo ingredientas – pigus paleidimas. Šiandien „Falcon“ parduoda 24 tonų paleidimą už maždaug 60 mln. USD, o tai yra 2500 USD už kg. Tačiau pasirodo, kad vidinių išlaidų yra daug daugiau. „Starlink“ palydovai bus paleisti daugkartinio naudojimo nešančiomis raketomis, todėl vieno paleidimo ribinė kaina yra naujos antrosios pakopos (kažkur apie 1 mln. USD), gaubtų (4 mln.) ir antžeminės paramos (~1 mln.) kaina. Iš viso: apie 1 tūkstančių dolerių už palydovą, t.y. daugiau nei 100 kartų pigiau nei paleisti įprastą ryšių palydovą.
Tačiau dauguma „Starlink“ palydovų bus paleisti „Starship“. Iš tiesų, Starlink evoliucija, kaip rodo atnaujintos FCC ataskaitos, suteikia tam tikrų dalykų
Kiek kainuoja palydovai? Tarp brolių Starlink palydovai yra šiek tiek neįprasti. Jie surenkami, laikomi ir paleidžiami plokščiai, todėl juos ypač lengva gaminti masiškai. Kaip rodo patirtis, gamybos sąnaudos turėtų būti maždaug lygios paleidimo įrenginio kainai. Jei kainų skirtumas didelis, vadinasi, ištekliai paskirstomi neteisingai, nes visapusiškas ribinių kaštų sumažinimas mažinant sąnaudas nėra toks didelis. Ar tikrai 100 tūkstančių dolerių už palydovą su pirmąja kelių šimtų partija? Kitaip tariant, ar „Starlink“ palydovas įrenginyje nėra sudėtingesnis už mašiną?
Norėdami visiškai atsakyti į šį klausimą, turite suprasti, kodėl orbitoje skriejančio ryšio palydovo kaina yra 1000 kartų didesnė, net jei tai nėra 1000 kartų sudėtingesnė. Paprasčiau tariant, kodėl kosminė įranga tokia brangi? Tam yra daug priežasčių, tačiau įtikinamiausia šiuo atveju yra tokia: jei palydovo iškėlimas į orbitą (prieš „Falcon“) kainuoja daugiau nei 100 mln., turi būti garantuotas, kad jis veiks ilgus metus – tam, kad bent kiek atneštų pelno. Tokio pirmojo ir vienintelio gaminio veikimo patikimumo užtikrinimas yra skausmingas procesas, galintis užsitęsti metų metus, reikalaujantis šimtų žmonių pastangų. Prie to pridėjus išlaidas, nesunku pateisinti papildomus procesus, kai juos pradėti jau brangu.
„Starlink“ sulaužo šią paradigmą, pastatydama šimtus palydovų, greitai pašalindama ankstyvus projektavimo trūkumus ir pasitelkdama masinės gamybos technikus, kad galėtų valdyti išlaidas. Man pačiam nesunku įsivaizduoti Starlink dujotiekį, kuriame technikas į dizainą įkomponuoja kažką naujo ir viską sutvirtina plastikiniu kaklaraiščiu (žinoma, NASA lygiu) per valandą ar dvi, išlaikydamas reikiamą 16 palydovų per dieną pakeitimo greitį. „Starlink“ palydovas sudarytas iš daugybės sudėtingų dalių, tačiau nematau priežasties, kodėl tūkstantinio vieneto, nulipusio nuo surinkimo linijos, kaina negali būti sumažinta iki 20 tūkst.. Iš tiesų gegužės mėnesį Elonas socialiniame tinkle „Twitter“ parašė, kad palydovo gamyba jau yra mažesnė nei paleidimo kaina.
Paimkime vidutinį atvejį ir išanalizuokime atsipirkimo laiką suapvalindami skaičius. Vienas Starlink palydovas, kurio surinkimas ir paleidimas kainuoja 100 5, veikia XNUMX metus. Ar tai atsipirks, o jei taip, per kiek laiko?
Per 5 metus „Starlink“ palydovas Žemę apskris 30 000 kartų. Kiekvienoje iš šių pusantros valandos orbitų jis didžiąją laiko dalį praleis virš vandenyno ir tikriausiai 100 sekundžių virš tankiai apgyvendinto miesto. Šiame trumpame lange jis transliuoja duomenis, skubėdamas užsidirbti. Darant prielaidą, kad antena palaiko 100 spindulių, o kiekvienas spindulys perduoda 100 Mbps, naudojant modernią kodavimą, pvz.
Apskaičiuoti skaičiai gali labai skirtis ir abiem kryptimis. Bet bet kuriuo atveju, jei į žemą orbitą galite pastatyti kokybišką palydovų žvaigždyną už 100 000 – ar net už 1 milijoną už vienetą – tai rimta programa. Net ir juokingai trumpai naudodamas „Starlink“ palydovą per visą savo eksploatavimo laiką gali perduoti 30 Pb duomenų – 0,003 USD už GB amortizuota kaina. Tuo pačiu metu, perduodant didesniais atstumais, ribiniai kaštai praktiškai nepadidėja.
Kad suprastume šio modelio reikšmę, trumpai palyginkime jį su kitais dviem modeliais, skirtais duomenų pateikimui vartotojams: tradiciniu šviesolaidiniu kabeliu ir palydovų konsteliacija, kurią siūlo įmonė, kuri nesispecializuoja palydovų paleidime.
Kaip tai įmanoma? „Starlink“ palydovas apima visus sudėtingus elektroninius perjungimo elementus, reikalingus šviesolaidiniams kabeliams sujungti, tik jis naudoja vakuumą, o ne brangų ir trapų laidą duomenų perdavimui. Erdvės perdavimas sumažina jaukių ir pasenusių monopolijų skaičių, todėl vartotojai gali bendrauti per dar mažiau techninės įrangos.
Palyginti su konkuruojančiu palydovų kūrėju „OneWeb“. „OneWeb“ planuoja sukurti 600 palydovų žvaigždyną, kurį paleis per komercinius pardavėjus už maždaug 20 000 USD už 1 kg kainą. Vieno palydovo svoris yra 150 kg, t.y., idealaus scenarijaus atveju vieno agregato paleidimas bus maždaug 3 mln.. Palydovo techninės įrangos kaina vienam palydovui yra 1 mln., t.y. iki 2027 metų visos grupės kaina sieks 2,6 mlrd. OneWeb atlikti bandymai parodė 50 Mb/s pralaidumą. piko metu, idealiu atveju, kiekvienai iš 16 sijų. Pagal tą pačią schemą, pagal kurią apskaičiavome Starlink kainą, gauname: kiekvienas OneWeb palydovas generuoja 80 USD per orbitą, o vos per 5 metus atneš 2,4 mln. USD – vos padengia paleidimo išlaidas, jei skaičiuosime ir duomenų perdavimą nuotoliniam. regionai . Iš viso gauname 1,70 USD už 1 GB.
Tai neseniai citavo Gwynn Shotwell
Esu tikras, kad yra ir daugiau optimistinių „OneWeb“ ir kitų pradedančių žvaigždynų kūrėjų analizių, bet dar nežinau, kaip jos veikia.
Neseniai Morgan Stanley
Lieka paskutinis punktas – palyginti pelną už 1 W saulės energijos, pagamintos Starlink. Remiantis jų svetainėje esančiomis nuotraukomis, kiekvieno palydovo saulės masyvas yra maždaug 60 kv.m. vidutiniškai sukuria maždaug 3 kW arba 4,5 kWh vienam apsisukimui. Apskaičiuota, kad kiekviena orbita generuos 1000 USD, o kiekvienas palydovas – maždaug 220 USD už kWh. Tai 10 000 kartų daugiau nei didmeninė saulės energijos kaina, o tai dar kartą patvirtina:
Architektūra
Ankstesnėje dalyje gana grubiai supažindinau su nereikšminga Starlink architektūros dalimi – kaip ji veikia esant labai netolygiam planetos gyventojų tankiui. „Starlink“ palydovas skleidžia sufokusuotus spindulius, kurie planetos paviršiuje sudaro dėmes. Vietoje esantys abonentai dalijasi vienu pralaidumu. Taško matmenis lemia pagrindinė fizika: iš pradžių jos plotis yra (palydovo aukštis x mikrobangų ilgis / antenos skersmuo), kuris Starlink palydovui geriausiu atveju yra pora kilometrų.
Daugumoje miestų gyventojų tankumas siekia apie 1000 žm./kv.km, nors kai kur ir didesnis. Kai kuriose Tokijo ar Manheteno vietose vienoje vietoje gali būti daugiau nei 100 000 žmonių. Laimei, bet kuris toks tankiai apgyvendintas miestas turi konkurencingą plačiajuosčio interneto vidaus rinką, jau nekalbant apie labai išvystytą mobiliųjų telefonų tinklą. Bet kaip ten bebūtų, jei bet kuriuo metu virš miesto yra daug to paties žvaigždyno palydovų, pralaidumą galima padidinti erdviškai diversifikuojant antenas, taip pat paskirstant dažnius. Kitaip tariant, dešimtys palydovų gali sutelkti galingiausią spindulį viename taške, o to regiono vartotojai naudos antžeminius terminalus, kurie paskirstys užklausą tarp palydovų.
Jei pradiniuose etapuose tinkamiausia paslaugų pardavimo rinka yra atokios, kaimo ar priemiesčio vietovės, tai lėšų tolesniam pristatymui ateis iš geresnių paslaugų būtent tankiai apgyvendintiems miestams. Scenarijus yra visiškai priešingas standartiniam rinkos plėtros modeliui, kai konkurencingų į miestą orientuotų paslaugų pelnas neišvengiamai mažėja, nes bando plėstis į skurdžiau apgyvendintas ir rečiau apgyvendintas vietoves.
Prieš keletą metų, kai skaičiavau,
Paėmiau duomenis iš šio paveikslėlio ir sudariau 3 brėžinius žemiau. Pirmasis rodo žemės ploto dažnumą pagal gyventojų tankumą. Įdomiausia tai, kad didžioji dalis Žemės yra visiškai negyvenama, tuo tarpu praktiškai nė viename regione nėra daugiau nei 100 žmonių kv.
Antrasis grafikas rodo žmonių dažnumą pagal gyventojų tankumą. Ir nors didžioji planetos dalis yra negyvenama, didžioji dalis žmonių gyvena vietovėse, kur kvadratiniame km yra 100-1000 žmonių. Šios smailės išplėstas pobūdis (didesnis dydis) atspindi urbanizacijos modelių bimodalumą. 100 žmonių/kv.km. - tai gana retai apgyvendinta kaimo vietovė, tuo tarpu 1000 žm./kv. km. būdingas priemiesčiams. Miestų centrai nesunkiai rodo 10 000 žmonių/kv.km, o Manheteno gyventojų skaičius yra 25 000 žmonių/kv.km.
Trečiasis grafikas rodo gyventojų tankį pagal platumą. Matyti, kad beveik visi žmonės susitelkę 20-40 laipsnių šiaurės platumos diapazone. Taigi, apskritai, jis vystėsi geografiškai ir istoriškai, nes didžiulę pietų pusrutulio dalį užima vandenynas. Tačiau šis gyventojų tankumas yra nemenkas iššūkis grupės architektams, kaip palydovai abiejuose pusrutuliuose praleidžia vienodą laiką. Be to, palydovas, skriejantis aplink Žemę, tarkime, 50 laipsnių kampu, daugiau laiko praleis arčiau nurodytų platumos ribų. Štai kodėl „Starlink“ reikia tik 6 orbitų, kad galėtų aptarnauti JAV šiaurę, o 24 – pusiaujui.
Iš tiesų, jei sujungsime gyventojų tankio grafiką su palydovinio žvaigždyno tankio grafiku, orbitų pasirinkimas tampa akivaizdus. Kiekviena juostinė diagrama vaizduoja vieną iš keturių SpaceX ataskaitų FCC. Asmeniškai man atrodo, kad kiekviena nauja ataskaita yra tarsi ankstesnės ataskaitos priedas, tačiau bet kuriuo atveju nesunku pastebėti, kaip papildomi palydovai padidina pajėgumus atitinkamuose šiaurinio pusrutulio regionuose. Priešingai, pietiniame pusrutulyje yra įspūdingas nepanaudoto pralaidumo kiekis – džiaukitės, brangioji Australija!
Kas atsitiks su vartotojo duomenimis, kai jie pasiekia palydovą? Pradinėje versijoje „Starlink“ palydovas iš karto juos perdavė atgal į specialią antžeminę stotį, esančią netoli aptarnavimo zonų. Ši konfigūracija vadinama „tiesiogine rele“. Ateityje „Starlink“ palydovai galės bendrauti tarpusavyje lazeriu. Duomenų mainai pasieks piką tankiai apgyvendintuose miestuose, tačiau duomenys gali būti platinami per lazerių tinklą dviem matmenimis. Praktiškai tai reiškia, kad palydovų tinkle yra didžiulė paslėpto atgalinio ryšio galimybė, tai yra, vartotojo duomenys gali būti „persiųsti į Žemę“ bet kurioje tinkamoje vietoje. Praktiškai man atrodo, kad SpaceX antžeminės stotys bus derinamos su
Pasirodo, palydovų ryšys nėra menka užduotis, jei palydovai nejuda kartu. Naujausiose FCC ataskaitose pranešama apie 11 skirtingų palydovų orbitinių grupių. Tam tikroje grupėje palydovai juda tame pačiame aukštyje, tuo pačiu polinkiu ir tuo pačiu ekscentriškumu, o tai reiškia, kad lazeriai gali palyginti lengvai rasti arti esančius palydovus. Tačiau uždarymo greitis tarp grupių matuojamas km/s, todėl, jei įmanoma, ryšys tarp grupių turėtų vykti per trumpus, greitai valdomus mikrobangų ryšius.
Orbitinių grupių topologija yra kaip šviesos bangos dalelių teorija ir mūsų pavyzdžiui nelabai tinka, bet manau, kad tai puiku, todėl įtraukiau ją į straipsnį. Jei jūsų nedomina šis skyrius, pereikite tiesiai prie „Fundamentalios fizikos apribojimai“.
Toras arba spurgas yra matematinis objektas, apibrėžtas dviem spinduliais. Toro paviršiuje nubrėžti apskritimus yra gana paprasta: lygiagrečiai arba statmenai jo formai. Jums gali būti įdomu sužinoti, kad yra dar dvi apskritimų šeimos, kurios gali būti nubrėžtos ant toro paviršiaus ir kurios abi praeina per skylę jo centre ir aplink kontūrą. Tai yra vadinamasis.
Ir nors palydovų orbitos, griežtai tariant, yra elipsės, o ne apskritimai, ta pati konstrukcija galioja ir Starlink atveju. 4500 palydovų, esančių keliose orbitinėse plokštumose, esantys tuo pačiu kampu, žvaigždynas sudaro nuolat judantį sluoksnį virš Žemės paviršiaus. Į šiaurę nukreiptas sluoksnis virš tam tikro platumos taško apsisuka ir juda atgal į pietus. Siekiant išvengti susidūrimų, orbitos bus šiek tiek pailgintos, todėl į šiaurę judantis sluoksnis bus keliais kilometrais aukščiau (arba žemiau) nei judantis į pietus. Kartu abu šie sluoksniai sudaro išpūstos formos torą, kaip parodyta toliau labai perdėtoje diagramoje.
Leiskite jums priminti, kad šiame tore ryšys vyksta tarp gretimų palydovų. Apskritai, nėra tiesioginių ir ilgalaikių ryšių tarp palydovų skirtinguose sluoksniuose, nes lazerinio valdymo konvergencijos rodikliai yra per dideli. Duomenų perdavimo tarp sluoksnių trajektorija savo ruožtu eina virš arba žemiau toro.
Iš viso 30 000 palydovų bus išdėstyti 11 įdėtų tori, toli už TKS orbitos! Ši diagrama rodo, kaip visi šie sluoksniai yra supakuoti be perdėto ekscentriškumo.
Ir galiausiai, turėtumėte pagalvoti apie optimalų skrydžio aukštį. Iškyla dilema: mažas aukštis virš jūros lygio, kuris suteikia didesnį pralaidumą esant mažesniems spindulių dydžiams, ar didelis aukštis, leidžiantis aprėpti visą planetą mažiau palydovų? Laikui bėgant, SpaceX ataskaitose FCC buvo kalbama apie vis mažesnį aukštį, nes Starship tobulėja, kad būtų galima greičiau dislokuoti didesnius žvaigždynus.
Mažas aukštis turi ir kitų privalumų, įskaitant mažesnę kosminių šiukšlių poveikio arba neigiamą įrangos gedimo poveikį. Dėl padidėjusio atmosferos pasipriešinimo žemiausi „Starlink“ palydovai (330 km) sudegs per kelias savaites, kai neteks padėties kontrolės. Iš tiesų, 300 km yra aukštis, kuriame palydovai beveik niekada neskraido, o norint išlaikyti aukštį, reikės įmontuoto „Krypton“ elektrinio raketinio variklio, taip pat supaprastinto dizaino. Teoriškai gana smailios formos palydovas, varomas elektriniu raketiniu varikliu, gali išlaikyti stabilų 160 km aukštį, tačiau vargu ar „SpaceX“ paleis palydovus taip žemai, nes dar yra keletas gudrybių, kaip padidinti pralaidumą.
Fundamentalios fizikos apribojimai
Atrodo mažai tikėtina, kad palydovų diegimo kainos kada nors nukris daug žemiau 35 80 USD, net jei gamyba yra pažangi ir visiškai automatizuota, o „Starship“ laivai yra visiškai pakartotinai naudojami, ir dar nėra visiškai žinoma, kokius apribojimus fizika nustatys palydovui. Aukščiau pateiktoje analizėje daroma prielaida, kad didžiausias pralaidumas yra 100 Gb/s. (jei suapvalinama iki 100 spindulių, kurių kiekvienas gali perduoti XNUMX Mb/s).
Nustatyta kanalo pralaidumo riba
Ar 100 spindulių yra praktiški? Ši problema turi du aspektus: pluošto plotį ir fazinio masyvo elementų tankį. Spindulio plotis nustatomas pagal bangos ilgį, padalintą iš antenos skersmens. Skaitmeninė fazinė matricinė antena vis dar yra specializuota technologija, tačiau maksimalius naudojamus matmenis lemia plotis
Iš viso 2500 kanalų, kurių kiekvienas palaiko 58 Gb / s, yra didžiulis informacijos kiekis - jei apytiksliai, tada 145 Tb / s. Palyginimui, visas interneto srautas 2020 m
Palydovui, skriejančiam 330 km orbitoje, 0,01 radiano spindulys apima 10 kvadratinių kilometrų plotą. Ypač tankiai apgyvendintose vietovėse, tokiose kaip Manhetenas, šioje vietovėje gyvena iki 300 000 žmonių. O jei jie visi susės žiūrėti „Netflix“ (7 Mbps HD kokybe) tuo pačiu metu? Bendra duomenų užklausa bus 2000 GB/s, o tai maždaug 35 kartus viršija dabartinę griežtą ribą, nustatytą nuosekliosios išvesties FPGA. Yra dvi išeitys iš šios situacijos, iš kurių tik viena įmanoma fiziškai.
Pirmasis – iškelti į orbitą daugiau palydovų, kad bet kuriuo metu daugiau nei 35 vienetai kabėtų virš padidėjusios paklausos teritorijų. Jei vėl imtume 1 steradianą pagrįstai adresuojamam dangaus plotui ir vidutiniam 400 km orbitos aukščiui, gautume 0,0002/kv km žvaigždyno tankį arba 100 000 iš viso – jei jie tolygiai pasiskirstę visame paviršiuje. Žemės rutulio. Prisiminkite, kad pasirinktos „SpaceX“ orbitos smarkiai padidina aprėptį tankiai apgyvendintose vietose 20–40 laipsnių šiaurės platumos, o dabar 30 000 palydovų skaičius atrodo stebuklingas.
Antroji idėja yra daug šaunesnė, bet, deja, neįgyvendinama. Prisiminkite, kad pluošto plotis nustatomas pagal fazinės antenos matricos plotį. Ką daryti, jei daugybė matricų keliuose palydovuose sujungia galias ir sukuria siauresnį spindulį – kaip ir radijo teleskopai
Pasirodo, kad kanalų atskyrimas kampu – kadangi palydovai yra išdėstyti per dangų – užtikrina tinkamą pralaidumo patobulinimą nepažeidžiant fizikos dėsnių.
taikymas
Kas yra Starlink kliento profilis? Pagal numatytuosius nustatymus tai yra šimtai milijonų vartotojų, ant kurių stogų yra picos dėžutės dydžio antenos, tačiau yra ir kitų didelių pajamų šaltinių.
Atokiose ir kaimo vietovėse antžeminėms stotims nereikia fazinių matricų antenų, kad būtų galima maksimaliai padidinti spindulio plotį, todėl galima naudoti mažesnę naudotojo įrangą – nuo daiktų interneto išteklių sekimo priemonių iki kišeninių palydovinių telefonų, avarinių švyturių ar mokslinių gyvūnų sekimo prietaisų.
Tankioje miesto aplinkoje „Starlink“ teiks pirminį ir atsarginį korinio ryšio tinklo atgalinį ryšį. Kiekvieno mobiliojo ryšio bokšto viršuje galėtų būti aukštos kokybės antžeminė stotis, tačiau stiprinimui ir perdavimui paskutinę mylią naudokite antžeminius maitinimo šaltinius.
Ir galiausiai, net ir perpildytose vietose pradinio diegimo metu yra galimybė naudoti žemos orbitos palydovus su ypač minimaliu vėlavimu. Pačios finansų įmonės į jūsų rankas įdeda daug pinigų – tik šiek tiek greičiau, kad gautumėte gyvybiškai svarbius duomenis iš viso pasaulio. Ir nors duomenys per Starlink turės ilgesnį kelią nei įprastai - per erdvę - šviesos sklidimo greitis vakuume yra 50% didesnis nei kvarciniame stikle, ir tai daugiau nei atsiperka už skirtumą perduodant didesniais atstumais.
Neigiamas poveikis
Paskutinis skyrius skirtas neigiamoms pasekmėms. Straipsnio tikslas – atsikratyti klaidingų nuomonių apie projektą, o galimos neigiamos ginčų pasekmės sukelia daugiausia. Pateiksiu šiek tiek informacijos, susilaikydamas nuo nereikalingų interpretacijų. Aš vis dar nesu aiškiaregis, taip pat neturiu saviškių iš SpaceX.
Labiausiai, mano nuomone, rimčiausios pasekmės yra padidėjusi prieiga prie interneto. Netgi mano gimtajame mieste Pasadenoje – triukšmingame ir technologijomis turtingame mieste, kuriame gyvena daugiau nei milijonas gyventojų, kur yra kelios observatorijos, pasaulinio lygio universitetas ir didžiausia NASA įstaiga, interneto paslaugų pasirinkimas yra ribotas. Visoje JAV ir likusioje pasaulio dalyje internetas tapo nuomos ieškančia komunaline paslauga, o interneto paslaugų teikėjai tiesiog išspaudžia savo 50 milijonų dolerių per mėnesį jaukioje, nekonkurencingoje aplinkoje. Galbūt bet kokia paslauga, teikiama butams ir gyvenamiesiems namams, yra komunalinis butas, tačiau interneto paslaugų kokybė yra prastesnė nei vandens, elektros ar dujų.
Status quo problema yra ta, kad internetas, skirtingai nei vanduo, elektra ar dujos, vis dar jaunas ir sparčiai vystosi. Nuolat randame jai naujų panaudojimo būdų. Revoliucingiausias vis dar nėra atviras, tačiau paketų planai slopina konkurencijos ir naujovių galimybę. Milijardai žmonių paliekami
Kita vertus, Starlink, nuolat platindama internetą iš dangaus, pažeidžia šį modelį. Dar nežinau kito geresnio būdo prijungti milijardus žmonių prie interneto. „SpaceX“ jau gerai ruošiasi tapti IPT ir galbūt interneto įmone, kuri konkuruoja su „Google“ ir „Facebook“. Lažinuosi, kad tu apie tai negalvoji.
Kad palydovinis internetas yra geriausias pasirinkimas, nėra akivaizdu. „SpaceX“ ir tik „SpaceX“ gali greitai sukurti didžiulę palydovų žvaigždyną, kuris vien praėjo dešimtmetį, kad sulaužytų vyriausybės ir karinį erdvėlaivių paleidimo monopolį. Net jei „Iridium“ parduotų mobiliuosius telefonus dešimt kartų, jis vis tiek nebūtų plačiai paplitęs naudojant tradicines paleidimo aikšteles. Be SpaceX ir jos unikalaus verslo modelio didelė tikimybė, kad pasaulinis palydovinis internetas tiesiog niekada neįvyks.
Antrasis didelis smūgis ateis astronomijai. Paleidus pirmuosius 60 „Starlink“ palydovų, tarptautinė astronomijos bendruomenė sulaukė kritikos bangos, teigiančios, kad daug kartų išaugęs palydovų skaičius blokuos jų prieigą prie naktinio dangaus. Yra toks posakis: tarp astronomų šaunesnis tas, kuris turi didesnį teleskopą. Neperdedant, užsiimti astronomija šiuolaikinėje epochoje yra nepaprastai sudėtinga užduotis, primenanti nuolatinę kovą gerinant analizės kokybę didėjančios šviesos taršos ir kitų triukšmo šaltinių fone.
Paskutinis dalykas, kurio reikia astronomui, yra tūkstančiai ryškių palydovų, mirksinčių teleskopo židinyje. Iš tiesų, originalus Iridium žvaigždynas buvo liūdnai pagarsėjęs tuo, kad „žydėjo“ dėl didelių plokščių, atspindinčių saulės šviesą nedideliuose Žemės plotuose. Pasitaikydavo, kad jie pasiekdavo ketvirtadalio Mėnulio šviesumą ir kartais net netyčia sugadindavo jautrius astronominius jutiklius. Baimė, kad Starlink įsiveržs į radijo astronomijoje naudojamas radijo juostas, taip pat nėra nepagrįsta.
Atsisiuntę palydovinio sekimo programą, giedrą vakarą danguje galite pamatyti dešimtis palydovų. Palydovai matomi po saulėlydžio ir prieš aušrą, bet tik tada, kai juos apšviečia saulės spinduliai. Vėliau, naktį, Žemės šešėlyje palydovai yra nematomi. Mažytės, itin toli, jos juda labai greitai. Yra tikimybė, kad jie užtemdys tolimą žvaigždę mažiau nei milisekundei, bet manau, kad net ir aptikti tai yra dar vienas hemorojus.
Didelis susirūpinimas dėl dangaus pliūpsnio kilo dėl to, kad pirmojo paleidimo palydovų sluoksnis buvo išrikiuotas arti Žemės terminatoriaus, t.y. naktis po nakties Europa – o buvo vasara – stebėjo epinį palydovų, skrendančių dangumi vakaro prieblandoje, vaizdą. Be to, modeliavimas, pagrįstas FCC ataskaitomis, parodė, kad 1150 km orbitoje esantys palydovai bus matomi net praėjus astronominei prieblandai. Apskritai prieblanda pereina tris etapus: civilinę, jūrinę ir astronominę, t.y. kai saulė yra atitinkamai 6, 12 ir 18 laipsnių žemiau horizonto. Astronominės prieblandos pabaigoje saulės spinduliai yra maždaug 650 km atstumu nuo paviršiaus zenite, gerokai už atmosferos ir didžiosios dalies žemos Žemės orbitos. Remiantis duomenimis iš
Trečioji problema – orbitoje esančios nuolaužos. IN
Palydovai paleidžiami į 350 km aukštį, tada su įmontuotais varikliais išskrenda į numatytą orbitą. Bet kuris palydovas, kuris miršta paleidžiant, po kelių savaičių išeis iš orbitos ir niekur kitur nesisuks tūkstančius metų. Ši vieta strategiškai apima nemokamo įėjimo testavimą. Be to, Starlink palydovai yra plokščio skerspjūvio, o tai reiškia, kad praradę aukščio kontrolę jie patenka į tankius atmosferos sluoksnius.
Nedaug žmonių žino, kad „SpaceX“ tapo astronautikos pionieriumi ir pradėjo naudoti alternatyvius tvirtinimo būdus, o ne skalbinius. Beveik visose paleidimo aikštelėse naudojami skraidyklės, kai išdėstomos pakopos, palydovai, aptakai ir kt., todėl padidėja šiukšlių tikimybė. „SpaceX“ taip pat sąmoningai deorbituoja viršutines stadijas, neleidžiant joms amžinai kabėti erdvėje, kad jos nesuirtų ir nesuirtų atšiaurioje erdvės aplinkoje.
Galiausiai, paskutinis klausimas, kurį norėčiau paminėti, yra galimybė, kad „SpaceX“ pakeis esamą interneto monopolį sukurdama savo. Savo nišoje „SpaceX“ jau monopolizavo paleidimus. Tik konkuruojančių vyriausybių noras gauti garantuotą prieigą prie kosmoso neleidžia išmesti brangių ir pasenusių raketų, kurias dažnai surenka stambūs monopoliniai gynybos rangovai.
Nesunku įsivaizduoti, kad 2030 m. „SpaceX“ per metus paleis 6000 XNUMX palydovų ir kelis šnipinėjimo palydovus. Pigūs ir patikimi „SpaceX“ palydovai parduos „patalpą“ trečiųjų šalių įrenginiams. Bet kuris universitetas, sukūręs kosminę kamerą, gali iškelti ją į orbitą, nereikės padengti visos kosminės platformos kūrimo išlaidų. Su tokia pažangia ir neribota prieiga prie kosmoso „Starlink“ jau siejama su palydovais, o istoriniai gamintojai tampa praeitimi.
Istorijoje yra pavyzdžių toliaregių įmonių, kurios užėmė tokią didžiulę nišą rinkoje, kad jų pavadinimai tapo buitiniais vardais: Hoover, Westinghouse, Kleenex, Google, Frisbee, Xerox, Kodak, Motorola, IBM.
Problema gali kilti, kai pradininkė įmonė, siekdama išlaikyti savo rinkos dalį, imasi antikonkurencinių veiksmų, nors tai dažnai buvo leidžiama nuo prezidento Reigano laikų. „SpaceX“ galėtų išlaikyti „Starlink“ monopolį, priversdama kitus žvaigždynų kūrėjus paleisti palydovus senovinėmis sovietinėmis raketomis. Imtasi panašių veiksmų
Dar daugiau nerimo kelia tai, kad „SpaceX“ dešimčių tūkstančių žemos orbitos palydovų dislokavimas gali būti sukurtas kaip bendras pasirinkimas. Privati įmonė, siekdama asmeninės naudos, nuolatos valdo kažkada viešas ir neužimtas orbitines pozicijas. Ir nors „SpaceX“ naujovės leido iš tikrųjų užsidirbti pinigų vakuume, didžioji dalis „SpaceX“ intelektinio kapitalo buvo sukurta naudojant milijardus dolerių mokslinių tyrimų biudžetų.
Viena vertus, mums reikia įstatymų, kurie apsaugotų privačių investicijų, mokslinių tyrimų ir plėtros priemones. Be šios apsaugos novatoriai negalės finansuoti ambicingų projektų arba perkels savo įmones ten, kur tokia apsauga jiems yra suteikta. Bet kokiu atveju nukenčia visuomenė, nes negaunamas pelnas. Kita vertus, reikalingi įstatymai, kurie apsaugotų žmones, vardinius viešosios nuosavybės, įskaitant dangų, savininkus nuo rentos siekiančių privačių subjektų, kurie prijungia viešąsias gėrybes. Pati savaime nė viena iš jų nėra tiesa ir net neįmanoma. „SpaceX“ plėtra suteikia galimybę rasti laimingą terpę šioje naujoje rinkoje. Tai suprasime, kai maksimaliai padidinsime inovacijų ir socialinės gerovės kūrimo dažnumą.
Paskutinės mintys
Rašiau šį straipsnį, kai tik baigiau kitą -
Turtingieji ir kariškiai jau seniai naudojasi palydoviniu internetu, tačiau visur esantis, bendras ir pigus „Starlink“ tiesiog neįmanomas be „Starship“.
Apie paleidimą buvo kalbama jau seniai, bet Starship, kuris yra gana pigus ir todėl įdomi platforma, neįmanoma be Starlink.
Apie pilotuojamą astronautiką kalbama jau seniai, o jei jūs -
Šaltinis: www.habr.com