ProHoster > Blogs > Interneta ziņas > Starlink ā€” liels darbs

Starlink ā€” liels darbs

Starlink ā€” liels darbs
Å is raksts ir sērijā, kas veltÄ«ta izglÄ«tojoÅ”iem rakstiem par kosmosa tehnoloÄ£ijām.

Starlink ā€” SpaceX plāns nodroÅ”ināt internetu caur desmitiem tÅ«kstoÅ”u satelÄ«tu ā€” ir galvenā tēma kosmosam veltÄ«tajos medijos. Katru nedēļu tiek publicēti raksti par jaunākajiem sasniegumiem. Ja vispār pieeja ir skaidra, iepazÄ«stoties ar Pārtikas un komunikāciju komisijas ziņojumiem, labi motivēts cilvēks (piemēram, jÅ«su kalpojoÅ”ais kalps) var atrast ļoti daudz detaļu. Tomēr Å”ai jaunajai tehnoloÄ£ijai joprojām ir daudz maldÄ«go uzskatu, pat apgaismotu analÄ«tiÄ·u vidÅ«. Bieži vien parādās raksti, kuros Starlink salÄ«dzina ar OneWeb un Kuiper (starptautējo citu) tā, it kā tie sacenstos uz vienlÄ«dzÄ«giem pamatiem. Citi autori, acÄ«mredzot satraukti par planētas labklājÄ«bu, kliedz par kosmosa atkritumiem, kosmosa likumiem, standartiem un astronomijas droŔību. Ceru, ka izlasot Å”o ā€” diezgan garo ā€” rakstu, lasÄ«tājs labāk izpratÄ«s un sapratÄ«s Starlink ideju.

Starlink ā€” liels darbs

IepriekŔējais raksts negaidÄ«ti skāra jutÄ«gu stÄ«gu manā niecÄ«gajā lasÄ«tāju lokā. Tajā skaidroju, kā Starship uz ilgu laiku padarÄ«s SpaceX par lÄ«deri un vienlaikus nodroÅ”inās mehānismu jauniem kosmosa pētÄ«jumiem. Zemteksts ir tāds, ka tradicionālā satelÄ«tu industrija nespēj turēties lÄ«dzi SpaceX, kas stabilizēti palielina jaudas un samazina izmaksas Falcon raÄ·eÅ”u Ä£imenei, saistot SpaceX grÅ«tās situācijās. No vienas puses, tā veidoja tirgu, kura vērtÄ«ba labākajā gadÄ«jumā ir lÄ«dz dažiem miljardiem gadā. No otras puses, tā izsauca sev nevaldāmus tieksmes uz naudu - liela raÄ·etes bÅ«vÄ“Å”anai, uz kuras tomēr gandrÄ«z nav uz ko sÅ«tÄ«t uz Marsa, un nekas nolÅ«ks nav par tÅ«lÄ«tēju peļņu.

Å Ä«s divkārŔās problēmas risinājums ir Starlink. Izveidojot un palaidot savus satelÄ«tus, SpaceX spētu izveidot un noteikt jaunu tirgu augstas efektivitātes un demokrātizētai piekļuvei sakariem caur kosmosu, nodroÅ”ināt finanÅ”u plÅ«smu raÄ·etes bÅ«vei, kamēr tā vēl nav iedzina uzņēmumu bankrotā, un palielināt savu ekonomisko vērtÄ«bu lÄ«dz triljoniem. NepiecieÅ”ams novērtēt Elona ambÄ«ciju mērogu. Ir tikai dažas nozarēs, kur apgrozās triljoni dolāru: enerģētika, ātrgaitas transports, sakari, IT, veselÄ«bas aprÅ«pe, lauksaimniecÄ«ba, valdÄ«ba, aizsardzÄ«ba. Neskatoties uz pastāvÄ«gajiem maldiem, kosmisko urbÅ”anu, Å«dens ieguvi uz Mēness un kosmiskajām saules baterijām ā€” bizness nav dzÄ«votspējÄ«gs. Elons iekļuva enerģētikas jomā ar savu Tesla, bet uzticamu un apjomÄ«gu tirgu satelÄ«tiem un raÄ·eÅ”u palaidējiem nodroÅ”inās tikai telekomunikācijas.

Starlink ā€” liels darbs

Elons Maskas pirmo reizi skatÄ«jās uz kosmosu, kad gribēja nevienu nesamaksāt 80 miljonus dolāru misijai par augu audzÄ“Å”anu uz Marsa zondes. Marsa pilsētas bÅ«vniecÄ«ba, iespējams, izmaksās 100 000 reizes vairāk, tāpēc Starlink ir Maskas galvenā likme, lai nodroÅ”inātu nepiecieÅ”amos finanÅ”u lÄ«dzekļus autonomai pilsētai uz Marsa.

Kāpēc?

Es jau sen plānoju Å”o rakstu, taču tikai pagājuÅ”ajā nedēļā man izveidojās pilnÄ«ga aina. Tad SpaceX prezidents Gwynn Shotwell sniedza Robam Beronam pārsteidzoÅ”u interviju, kuru pēc tam izcēla CNBC lieliskā Twitter pavedienā Maikls Å iccs, un tam veltÄ«ja dažas rakstus. Å Ä« intervija parādÄ«ja milzÄ«gas atŔķirÄ«bas pieejā satelÄ«tu sakariem starp SpaceX un visiem pārējiem.

Koncepta Starlink radās 2012. gadā, kad SpaceX saprata, ka to klientiem ā€” galvenokārt satelÄ«tu sakaru pakalpojumu sniedzējiem ā€” ir milzÄ«gas naudas rezerves. Palaides platformas mākslÄ«gi palielina cenas satelÄ«tu izvietoÅ”anai un tajā paŔā laikā neizdodas ņemt vērā vienu darba posmu ā€” kā nu tā? Elons sapņoja izveidot satelÄ«tu grupējumu internetam un, nespējot pretoties praktiski neizpildāmajai uzdevumam, uzsāka procesu. Starlink neiztika bez sarežģījumiem, bet Ŕī raksta beigās jÅ«s, mans lasÄ«tāj, noteikti pārsteigs, cik tieŔām Å”ie izaicinājumi ir mazi ā€” ņemot vērā idejas apmēru.

Vai internetam vispār ir nepiecieÅ”ama tā liela grupÄ“Å”ana? Un kāpēc tieÅ”i tagad?

Tikai manā atmiņā internets no tīri akadēmiskas rotaļas ir pārvērties par pirmo un vienīgo revolūciju infrastruktūru. Tas nav temats, kam būtu jāveltī izvērsta raksts, bet es pieļauju, ka globāli pieprasījums pēc interneta un ienākumi, ko tas nes, turpinās pieaugt aptuveni uz 25% gadā.

Å odien gandrÄ«z visi mēs saņemam internetu no neliela skaita Ä£eogrāfiski izolētām monopolijām. ASV AT&T, Time Warner, Comcast un dažas mazākas kompānijas ir sadalÄ«juÅ”as teritoriju, lai izvairÄ«tos no konkurences, krāpj par pakalpojumiem trÄ«s ādas un guļ zem gandrÄ«z vispārējas naida gaismas.

Tādai nekonkurētspējÄ«gai rÄ«cÄ«bai ir pamatots iemesls ā€“ papildus visaptveroÅ”ai alkatÄ«bai. UzbÅ«vēt infrastruktÅ«ru internetam ā€“ mikroviļņu torņus un optisko Ŕķiedru ā€“ ir ļoti dārgi. Vieglāk ir aizmirst par brÄ«niŔķīgo interneta dabu. Mana vecmāmiņa pirmo reizi aizgāja strādāt Otrajā pasaules karā par sakaru speciālisti, un toreiz telegrāfs konkurēja ar pasta baložiem par vadoÅ”o stratēģisko lomu! Lielākajai daļai no mums informatÄ«vā superautostrāde ir kaut kas efemērs, nemateriāls, tomēr dati ceļo fiziskajā pasaulē, kur ir robežas, upes, kalni, okeāni, vētras, dabas katastrofas un citas ŔķērŔļi. Jau 1996. gadā, kad tika nolikta pirmā optiskās Ŕķiedras lÄ«nija okeāna dibenā, Nils StÄ«vensons uzrakstÄ«ja izsmeļoÅ”u eseju par kibertÅ«risma tēmu. Ar savu rakstnieka asprātÄ«bu viņŔ dzÄ«vÄ«gi apraksta kailo cenu un sarežģītÄ«bu Ŕādu lÄ«niju ieklāŔanai, pa kurām vēlāk dzenas nolādētie "koteÄ£i". Lielāko 2000. gadu daļu kabeļus velk tik daudz, ka izvietoÅ”anas izmaksas pārsteidz.

Savā laikā es strādāju optiskajā laboratorijā un (ja atmiņa mani nemaldina) mēs pārkāpām tolaik esoÅ”o rekordu, sasniedzot 500 Gb/s daudzlÄ«meņu pārsÅ«tÄ«Å”anas ātrumu. Elektronikas ierobežojumi ļāva noslogot katru Ŕķiedru par 0,1% no teorētiskās caurlaides jaudas. Piecpadsmit gadus vēlāk mēs esam gatavi pārsniegt Å”o slieksni: ja datu pārsÅ«tÄ«Å”ana to pārsniegs, Ŕķiedra izkusÄ«s, un mēs esam ļoti tuvu tam.

Bet jāpaceļ datu plÅ«sma virs grēcÄ«gās zemes - kosmosā, kur satellites piecus gadus bez ŔķērŔļiem apņem "bumbuli" 30 000 reizes. AcÄ«mredzams, Ŕķiet, risinājums - kāpēc iepriekÅ” neviens to neuzsāka?

SatellÄ«tu grupa Iridium, ko izstrādāja un izvietoja 1990. gadu sākumā kompānija Motorola (joprojām atceraties viņus?), kļuva par pirmo globālo zemo orbÄ«tu komunikāciju tÄ«klu (kā vilinoÅ”i stāstÄ«ts Å”ajā grāmatā). Kad to izvietoja, niÅ”as spēja marÅ”rutēt mazus datu paketes no aktÄ«vu izsekoÅ”anas ierÄ«cēm izrādÄ«jās tās vienÄ«gā pielietojums: mobilie telefoni tik ļoti lētie, ka satelÄ«tu telefoni neiekaroja tirgu. Iridium bija 66 satelÄ«ti (plus vēl dažas rezerves) uz 6 orbÄ«tām - minimālais komplekts, lai nosegtu visu planētu.

Ja Iridium pietika ar 66 satelÄ«tiem, kāpēc SpaceX vajag desmitiem tÅ«kstoÅ”u? Kāda ir bÅ«tiskā atŔķirÄ«ba?

SpaceX ienāca Å”ajā biznesā no pretējā gala - sākumā ar raÄ·eÅ”u palaiÅ”anu. Tā kļuva par pionieri raÄ·eÅ”u nesējsaglabāŔanas jomā, tādējādi iegÅ«stot lētu palaiÅ”anas platformu tirgu. Centieni piedāvāt zemāku cenu viņu piedāvājumam nenesÄ«s daudz naudas, tāpēc vienÄ«gais veids, kā kaut kā nopelnÄ«t uz viņu pārmērÄ«gās jaudas, ir kļūt par viņu klientu. SpaceX izdevumi par savu satelÄ«tu palaiÅ”anām - viena desmitā daļa no izdevumiem (uz 1 kg) Iridium, tāpēc viņi spēs ieiet bÅ«tiski plaŔākā tirgÅ«.

Starlink pasaules aptvere nodroÅ”inās piekļuvi augstas kvalitātes internetam jebkurā pasaules stÅ«rÄ«. Pirmo reizi interneta pieejamÄ«ba bÅ«s atkarÄ«ga nevis no valsts vai pilsētas tuvuma optiskajam Ŕķiedram, bet no debess skaidrÄ«bas virs galvas. Lietotāji visā pasaulē iegÅ«s piekļuvi globālajam internetam, kas ir brÄ«vs no dažādu pakāpes sliktu un/vai negodÄ«gu valdÄ«bu monopoliem. Starlink spējas izjaukt Å”os monopolus veicinās neticami liela mēroga pozitÄ«vas izmaiņas, kas beidzot apvienos miljardus cilvēku globālā kibertelpā nākotnē.

Mazs liriskas atkāpe: ko tas vispār nozīmē?

MÅ«sdienu cilvēkiem, kurus ietekmē visaptveroŔā savienojamÄ«ba, internets ir kā gaiss, ko elpojam. Tas vienkārÅ”i ir. Taču, ja aizmirstam par tā neticamo spēku, kas rada pozitÄ«vas pārmaiņas, mēs jau esam to centrā. Ar internetu cilvēki var saukt pie atbildÄ«bas savus lÄ«derus, sazināties ar citiem cilvēkiem no otras pasaules malas, dalÄ«ties ar domām, izgudrot kaut ko jaunu. Internets apvieno cilvēci. Modernizācijas vēsture ir datu apmaiņas iespēju attÄ«stÄ«bas vēsture. Sākumā ā€” caur runām un episko dzeju. Pēc tam ā€” ar rakstÄ«Å”anu, kas dod balsi miruÅ”ajiem, lai tie runātu ar dzÄ«vajiem; rakstÄ«Å”ana ļauj glabāt datus un padara iespējamu asinkronu komunikāciju. Drukātā prese padarÄ«ja ziņu ražoÅ”anu par masu procesu. Elektroniskā komunikācija paātrināja datu pārsÅ«tÄ«Å”anu pa pasauli. PersonÄ«gie ierÄ«ces, lai glabātu piezÄ«mes, pakāpeniski kļuva sarežģītākas, attÄ«stoties no piezÄ«mju grāmatiņām lÄ«dz mobilajiem telefoniem, katrs no kuriem ir savienots ar internetu dators, kas piepildÄ«ts ar sensoriem un katru dienu arvien labāk prognozē mÅ«su vajadzÄ«bas.

Cilvēks, kurÅ” izmanto rakstÄ«Å”anu un datoru mācÄ«Å”anās procesā, ir vairāk iespēju pārvarēt ierobežojumus neideāli attÄ«stÄ«tai smadzenēm. Vēl vairāk priecē tas, ka mobilie telefoni ir gan jaudÄ«gas datu glabāŔanas ierÄ«ces, gan ideju apmaiņas mehānismi. Ja agrāk cilvēki, daloties domās, paļāvās uz runu, kas tika pierakstÄ«ta piezÄ«mju grāmatiņās, tad Å”odien norma ir tāda, ka piezÄ«mju grāmatiņas paÅ”as dalās ar idejām, ko radÄ«juÅ”i cilvēki. Tradicionālā shēma ir piedzÄ«vojusi inversiju. LoÄ£isks procesa turpinājums ir noteikta kolektÄ«vā metapazÄ«Å”ana, izmantojot personÄ«gās ierÄ«ces, vēl cieŔāk integrētas mÅ«su smadzenēs un savienotas savā starpā. Un, lai arÄ« mēs vēl ilgojamies pēc zaudētās saiknes ar dabu un vientulÄ«bu, svarÄ«gi atcerēties, ka tehnoloÄ£ija un tikai tehnoloÄ£ija ir atbildÄ«ga par lielāko daļu mÅ«su atbrÄ«voÅ”anas no "dabiskajiem" nezināŔanas cikliem, pāragras nāves (ko var novērst), vardarbÄ«bas, bada un zobu bojājumiem.

Kā?

Parunāsim par Starlink biznesa modeli un projekta arhitektūru.

Lai Starlink kļūtu rentabla uzņēmējdarbÄ«ba, ienākumiem ir jā pārsniedz bÅ«vniecÄ«bas un ekspluatācijas izmaksas. Tradicionāli kapitālieguldÄ«jums ietver paaugstinātus sākotnējos izdevumus, sarežģītas specializētas finansÄ“Å”anas un apdroÅ”ināŔanas mehānismus, lai uzsāktu satelÄ«tu. Geostacionārs sakaru satelÄ«ts var izmaksāt 500 miljonus dolāru, un montāža un palaiÅ”ana var aizņemt 5 gadus. Tāpēc Å”ajā nozarē uzņēmumi vienlaikus bÅ«vē reaktÄ«vos lidmaŔīnas vai konteinerkuÄ£us. MilzÄ«gas izdevumi, ienākumi, kas tikai nedaudz sedz finansÄ“Å”anas izmaksas, un salÄ«dzinoÅ”i neliels operatÄ«vais budžets. Turklāt sākotnējā Iridium sabrukums notika tāpēc, ka Motorola lika operatoram samaksāt postoÅ”as licences maksas, bankrotējot uzņēmumu dažu mēneÅ”u laikā.

Lai vadÄ«tu tādu biznesu, tradicionālajiem satelÄ«tu uzņēmumiem bija jāapkalpo privāti klienti un jāsamaksā augstas maksas par datu pārraidi. Aviokompānijas, tālākie posteņi, kuÄ£i, kara zonas un galvenās infrastruktÅ«ras objekti maksā aptuveni 5 dolārus par 1 MB, kas ir 5000 reizes dārgāk nekā tradicionālā ADSL saziņa, neskatoties uz datu pārsÅ«tÄ«Å”anas aizkavi un salÄ«dzinoÅ”i zemu satelÄ«ta savienojuma caurlaidspēju.

Starlink plāno konkurēt ar zemes pakalpojumu sniedzējiem, tāpēc tai jānodroÅ”ina dati lētāk un, ideālā gadÄ«jumā, jāmaksā daudz mazāk par 1 dolāru par 1 MB. Vai tas ir iespējams? Vai, ja tas ir iespējams, jāuzdod jautājums: kā tas ir iespējams?

Pirmais jaunā ēdiena sastāvdaļa ā€” lēta palaiÅ”ana. Å odien Falcon pārdod palaiÅ”anu uz 24 tonnām aptuveni par 60 miljoniem dolāru, un tas ir 2500 dolāri par 1 kg. Tomēr iznāk daudz lielāki iekŔējie izdevumi. Starlink satelÄ«ti tiks palaisti uz atkārtoti izmantojamām raÄ·etēm, tāpēc katra palaiÅ”anas marginālie izdevumi ir jaunās otrās pakāpes izmaksas (aptuveni 4 miljoni dolāru), apvalki (1 miljons) un zemes apkalpoÅ”ana (~1 miljons). Kopā: apmēram 100 tÅ«kstoÅ”i dolāru par satelÄ«tu, t.i., vairāk nekā 1000 reizes lētāk nekā parastā sakaru satelÄ«ta palaiÅ”ana.

Tomēr lielākā daļa Starlink satelÄ«tu tiks palaisti uz Starship. Un patieŔām, Starlink evolÅ«cija, kā liecina atjauninātie FKC ziņojumi, sniedz zināmas izpratÄ«Å”ana par to, kā idejas Starship Ä«stenoÅ”anas gaitā attÄ«stÄ«jās projekta iekŔējā arhitektÅ«ra. SatelÄ«tu skaits grupējuma pieauga no 1 584 lÄ«dz 2 825, tad lÄ«dz 7 518 un, visbeidzot, lÄ«dz 30 000. Ja ticēt bruto uzkrājumiem, skaitlis ir vēl augstāks. Minimālais satelÄ«tu skaits pirmajā izstrādes posmā, lai projekts bÅ«tu dzÄ«votspējÄ«gs, ir 60 gabali 6 orbÄ«tās (kopā 360), savukārt pilnvērtÄ«gai segÅ”anai 53 grādu attālumā no ekvatora ir nepiecieÅ”amas 24 orbÄ«tas ar 60 satelÄ«tiem (kopā 1 440). Tas ir 24 palaiÅ”anas Falcon par aptuveni 150 milj., iekŔējām izmaksām. Savukārt Starship ir paredzēts palaist lÄ«dz 400 satelÄ«tiem vienlaicÄ«gi, apmēram par to paÅ”u cenu. Starlink satelÄ«ti jāaizvieto reizi 5 gados, tādējādi 6 000 satelÄ«tu prasÄ«s 15 Starship palaiÅ”anas gadā. Tas izmaksās aptuveni 100 milj. gadā, vai 15 tÅ«kst. par satelÄ«tu. Katrs Falcon palaistais satelÄ«ts sver 227 kg; satelÄ«ti, ko paceļ Starship, varētu svērt pat 320 kg un nest ārējās ierÄ«ces, bÅ«t nedaudz lielāki un tomēr nepārsniegt pieļaujamo slodzi.

No kā sastāv satelÄ«tu izmaksas? Starlink satelÄ«ti starp saviem radiniekiem ir nedaudz neparasti. Tie tiek savākti, uzglabāti un palaisti plaknē, lÄ«dz ar to tie ir ārkārtÄ«gi vienkārÅ”i masveida ražoÅ”anā. Kā pierāda pieredze, ražoÅ”anas izmaksām jābÅ«t aptuveni vienādām ar palaiÅ”anas iekārtas izmaksām. Ja cenu atŔķirÄ«ba ir liela, tas nozÄ«mē, ka resursi netiek sadalÄ«ti pareizi, jo kompleksa marginalo izmaksu samazināŔana, samazinot izdevumus, nav tik liela. Vai tieŔām 100 tÅ«kstoÅ”i dolāru par satelÄ«tu pirmajā partijā dažos simtos ā€” tas ir reāli? Citiem vārdiem sakot, vai Starlink satelÄ«ts ierÄ«cē nav sarežģītāks par maŔīnu?

Lai pilnÄ«bā atbildētu uz Å”o jautājumu, ir jāizprot, kāpēc orbÄ«tiskā sakaru satelÄ«ta izmaksas ir 1000 reizes augstākas, lai arÄ« tas nav 1000 reizes sarežģītāks. Ja runājam pavisam vienkārÅ”i, kādēļ kosmiskais "dzelzs" maksā tik dārgi? Tam ir daudz iemeslu, bet vispārÄ«gākais ir Ŕāds: ja satelita palaiÅ”ana orbÄ«tā (pirms Falcon) maksā vairāk nekā 100 miljonus, tam ir jānodroÅ”ina ilgmūžība gadiem ilgi - lai varētu gÅ«t vismaz kādu peļņu. NodroÅ”ināt Ŕādu uzticamÄ«bu pirmajam un vienÄ«gajam produktam ir sāpÄ«gs process, kas var ilgt gadus un prasÄ«t simtiem cilvēku pÅ«les. Pievienojiet tam izmaksas, un ir viegli pamatot papildu procesus, ja jau palaiÅ”ana tāpat ir dārga.

Starlink pārkāpj Å”o paradigmu, radot simtiem satelÄ«tu, ātri novērÅ”ot agrÄ«nās projektÄ“Å”anas kļūdas un piesaistot masveida ražoÅ”anas tehniku izmaksu pārvaldÄ«Å”anai. Man personÄ«gi ir viegli attēlot Starlink konveijeru, kur tehniÄ·is integrē struktÅ«rā kaut ko jaunu un saliek visu ar plastmasas siksnu (protams, NASA lÄ«menÄ«) stundas vai divu laikā, uzturot nepiecieÅ”amo nomaiņas lÄ«meni 16 satelÄ«ti dienā. Starlink satelÄ«ts sastāv no daudziem sarežģītiem komponentiem, bet es neredzu iemeslus, kāpēc lÄ«dz tÅ«kstoÅ”ajam vienam, kas nāk no konveijera, tā cena nevarētu samazināties lÄ«dz 20 tÅ«kstoÅ”iem. PatiesÄ«bā maijā Ilons rakstÄ«ja Twitter, ka satelÄ«ta ražoÅ”anas izmaksas jau ir zem palaiÅ”anas izmaksām.

Piemērosim vidējo gadÄ«jumu un analizēsim atdeves laiku, noapaļojot skaitļus. Viens Starlink satelÄ«ts, kura savākÅ”ana un palaiÅ”ana maksā 100 tÅ«kstoÅ”us, darbojas 5 gadus. Vai tas atmaksāsies, un, ja jā, tad cik ātri?

Piecās gados Starlink satelÄ«ts apņem Zemi 30 000 reizes. Katrai no Ŕīm pusotrajām stundām tas lielāko daļu laika pavadÄ«s virs okeāna un, iespējams, 100 sekundes virs pārpildÄ«ta pilsētas. Å ajā Ä«sajā laikā tas pārraida datus, steidzoties nopelnÄ«t naudu. Ja pieņemam, ka antena atbalsta 100 starus, un katrs stars pārsÅ«ta 100 Mb/s, izmantojot mÅ«sdienu kodÄ“Å”anu, piemēram, 4096QAM, tā satelÄ«ts Ä£enerē 1000 dolāru peļņu par vienu apgriezienu ā€” ar abonÄ“Å”anas cenu 1 dolārs par 1 GB. Tā pietiek, lai nedēļas laikā atgÅ«tu 100 000 dolāru izvietoÅ”anas izmaksas un ievērojami vienkārÅ”o kapitāla struktÅ«ru. AtlikuÅ”ais 29 900 apgriezienu ā€” tas ir peļņa, atskaitot pastāvÄ«gās izmaksas.

Paredzamie skaitļi var ievērojami svārstÄ«ties, un abos virzienos. Bet jebkurā gadÄ«jumā, ja jÅ«s spējat izsist kvalitatÄ«vu satelÄ«tu grupējumu zemas orbÄ«tas tirdzniecÄ«bā par 100 000 ā€” vai pat 1 miljons/jun., tas ir nopietns solÄ«jums. Pat ņemot vērā nenovērojami mazo izmantoÅ”anas laiku, satelÄ«ts Starlink spēj tā ekspluatācijas periodā piegādāt 30 PB datu ā€” pie atmaksātas cenas 0,003 dolāri par 1 GB. Turklāt, pārraidot uz lielākiem attālumiem, robežas izmaksas praktiski nemainās.

Lai saprastu Ŕīs modeļa nozÄ«mÄ«gumu, ātri salÄ«dzināsim to ar divām citām datu piegādes modeļiem patērētājiem: tradicionālo ā€” optisko Ŕķiedru kabeli, un satelÄ«tu grupējumu, ko piedāvā kompānija, kas nav specializējusies satelÄ«tu palaiÅ”anā.

SEA-WE-ME ā€” liels zemÅ«dens interneta kabelis, kas savieno Franciju un SingapÅ«ru, tika pieņemts darbā 2005. gadā. CaurskatāmÄ«ba ā€” 1,28 Tb/s, izvietoÅ”anas izmaksas ā€” 500 milj. dolāru. Ja tas darbosies 10 gadus 100% jaudā un sadzÄ«ves izmaksas sastādÄ«s 100% kapitāla izdevumu, tad datu pārsÅ«tÄ«Å”anas cena bÅ«s 0,02 dolāri par 1 GB. Transatlantiskie kabeļi ir Ä«sāki un nedaudz lētāki, tomēr zemÅ«dens kabelis ir tikai viena vienÄ«ba garā cilvēku ķēdē, kas vēlas naudu par datu pārsÅ«tÄ«Å”anu. Vidējā novērtÄ“Å”ana Starlink nostājas 8 reizes lētāk un tajā ir

Kā tas iespējams? SatelÄ«ts Starlink ietver visu sarežģīto iekārtu elektroniskā slēgÅ”anā, kas nepiecieÅ”ama optisko Ŕķiedru kabeļu saziņai, tikai datu pārraidei tiek izmantots vakuums, nevis dārgs un trausls vads. Pārraide caur kosmosu samazina ērtÄ«bas un novecojuÅ”o monopolu loku, ļaujot lietotājiem sazināties ar vēl mazāku ā€ždzelzceļuā€œ.

SalÄ«dzināsim ar konkurējoÅ”o satelÄ«tu izstrādātāju OneWeb. OneWeb plāno izveidot satelÄ«tu grupu ar 600 satelÄ«tiem, kurus palaidÄ«s caur komerciāliem piegādātājiem par cenu aptuveni 20 000 dolāru par 1 kg. Viens satelÄ«ts sver 150 kg, t.i., labvēlÄ«gos apstākļos, viena ierÄ«ces palaiÅ”ana izmaksās aptuveni 3 miljonus. SatelÄ«tu "dzelzs" izmaksas tiek novērtētas ap 1 miljonu par satelÄ«tu, t.i., lÄ«dz 2027. gadam visas grupas izmaksas sasniegs 2,6 miljardus. Testi, ko veica OneWeb, parādÄ«ja caurlaides spēju 50 Mb/s maksimumā, ideālā gadÄ«jumā katram no 16 stariem. Izmantojot to paÅ”u aprēķinu metodi, ar kuru aprēķinājām Starlink izmaksas, iegÅ«stam: katrs OneWeb satelÄ«ts Ä£enerē 80 dolāru par orbÄ«tu, bet kopā 5 gadu laikā ienesÄ«s 2,4 miljonus ā€” grÅ«ti nosegt palaides izmaksas, ja ņem vērā arÄ« datu pārraidi attālākajos reÄ£ionos. Gala rezultātā iegÅ«stam 1,70 dolārus par 1 GB.

Nesen citējām Gvinna Å otvela teikto par Starlink, kas it kā ir 17 reizes lētāks un ātrāks nekā OneWeb, un tas nozÄ«mē konkurētspējÄ«gu cenu 0,10 dolāri par 1 GB. Un tas vēl pie sākotnējās Starlink konfigurācijas: ar mazāk optimizētu ražoÅ”anu, palaiÅ”anu uz Falcon un ierobežojumiem datu pārraidē ā€” un tikai ar Ziemeļamerikas pārklājumu. Izrādās, SpaceX ir nenoliedzama priekÅ”rocÄ«ba: jau Å”odien viņi var palaist daudz labāku satelÄ«tu par cenu (par vienÄ«bu) 15 reizes zemāku nekā konkurenti. Starship palielinās atstarpi 100 reizes, ja ne vairāk, tāpēc nav grÅ«ti iedomāties, kā lÄ«dz 2027. gadam SpaceX palaidÄ«s 30 000 satelÄ«tu mazāk nekā par 1 miljardu dolāru, liela daļa no kura tiks nodroÅ”ināta no viņu paÅ”u kabatas.

Es esmu pārliecināts, ka ir arÄ« optimistiskāki analÄ«zes par OneWeb un citiem solÄ«giem satelÄ«tu grupÄ“Å”anas izstrādātājiem, bet pagaidām neesmu pārliecināts par viņu situāciju.

Nesen Morgans Stenlijs aprēķināja, ka Starlink satelÄ«tu montāža izmaksās 1 miljonu, bet palaiÅ”ana ā€” 830 tÅ«kstoÅ”us. Gvinna Å otvela atbildēja: viņŔ, redz, Ā«ir izdarÄ«jis tādu galējÄ«buĀ». Ir interesanti, ka cipari ir lÄ«dzÄ«gi mÅ«su aprēķiniem par OneWeb izdevumiem, un, rupji sakot, 10 reizes augstāki nekā sākotnējā Starlink versijā. Starship izmantoÅ”ana un rÅ«pniecisko satelÄ«tu ražoÅ”ana var samazināt satelÄ«tu izvietojuma izmaksas lÄ«dz aptuveni 35 tÅ«kstoÅ”iem par vienÄ«bu. Tas ir pārsteidzoÅ”i zems skaitlis.

Pēdējais punkts ir salÄ«dzināt peļņu uz 1 W saules enerÄ£ijas, kas tiek radÄ«ta Starlink. Saskaņā ar attēliem viņu vietnē katra satelÄ«ta saules panelis ir aptuveni 60 kvadrātmetru liels, t.i., vidēji tas Ä£enerē aptuveni 3 kW vai 4,5 kWh par orbÄ«tu. Pēc aptuvenām aplēsēm katra orbÄ«ta dos 1000 dolāru, bet katrs satelÄ«ts Ä£enerē aptuveni 220 dolāru uz kWh. Tas ir 10 000 reizes vairāk par saules enerÄ£ijas vairumtirdzniecÄ«bas cenu, kas vēlreiz apliecina: saules enerÄ£ijas ražoÅ”ana kosmosā ir bezcerÄ«gs uzdevums. Un mikroviļņu modulācija datu pārraidei ir nepamatoti augsta pievienotā vērtÄ«ba.

Arhitektūra

IepriekŔējā nodaļā es diezgan rupji ieskicēju netradicionāli nozÄ«mÄ«gu Starlink arhitektÅ«ras daļu ā€” kā tā darbojas ar ārkārtÄ«gi nevienmērÄ«gu iedzÄ«votāju blÄ«vumu uz planētas. Starlink satelÄ«ts izstaro fokusētus starus, kas veido plankumus uz planētas virsmas. Abonenti plankuma robežās dalās vienā joslas platumā. Plankuma izmēri tiek noteikti ar fundamentālo fiziku: sākumā tā platums ir (satelÄ«ta augstums * mikroviļņas garums / antenas diametrs), kas Starlink satelÄ«tiem labākajā gadÄ«jumā ir pāris kilometru.

Lielākajā daļā pilsētu iedzÄ«votāju blÄ«vums ir aptuveni 1000 cilvēku uz kvadrātkilometru, lai gan vietām tas ir augstāks. Dažos Tokijas rajonos vai Manhetenā uz plankumu var attiekties vairāk nekā 100 000 cilvēku. Par laimi, katrā Ŕādā blÄ«vi apdzÄ«votā pilsētā ir konkurētspējÄ«gs iekŔējais platjoslas interneta tirgus, nerunājot par ļoti attÄ«stÄ«tu mobilās telefona tÄ«klu. Bet, kā arÄ« bÅ«tu, ja jebkurā brÄ«dÄ« virs pilsētas ir vairāki satelÄ«ti no vienas konstelācijas, caurlaidÄ«bu var palielināt, izvietojot antenas telpā un sadalot frekvences. Citiem vārdiem sakot, desmitiem satelÄ«tu var fokusēt visjaudÄ«gāko staru vienā punktā, un lietotāji Å”ajā reÄ£ionā izmantos zemes terminālus, kas sadalÄ«s pieprasÄ«jumu starp satelÄ«tiem.

Ja sākotnējās stadijās vispiemērotākais mērÄ·a tirgus pakalpojumiem ir attālas, lauku vai piepilsētas teritorijas, tad lÄ«dzekļi turpmākajiem palaiÅ”anas pasākumiem tiks saņemti no augstākas kvalitātes pakalpojumiem tieÅ”i apdzÄ«votās pilsētās. Scenārijs ir tieÅ”i pretējs standarta tirgus paplaÅ”ināŔanas shēmai, kurā konkurējoÅ”ie pakalpojumi, kas orientēti uz pilsētām, neizbēgami cieÅ” no peļņas samazinājuma, mēģinot paplaÅ”ināties uz nabadzÄ«gākām un vājāk apdzÄ«votām teritorijām.

Pirms dažiem gadiem, kad es veicu skaitļoŔanas darbus, tā bija labākā iedzīvotāju blīvuma karte.

Starlink ā€” liels darbs

Es ņēmu datus no Ŕī attēla un izveidoju 3 tālāk minētos grafikus. Pirmais parāda zemes platÄ«bas frekvenci pēc apdzÄ«voÅ”anas blÄ«vuma. Visinteresantākais ir tas, ka liela daļa Zemē vispār nav apdzÄ«vota, kamēr praktiski nevienā reÄ£ionā nav vairāk par 100 cilvēkiem / kv.km.

Starlink ā€” liels darbs

Otrais grafiks demonstrē cilvēku skaitu pēc apdzÄ«votÄ«bas blÄ«vuma. Un, lai gan liela daļa planētas nav apdzÄ«vota, galvenā daļa cilvēku dzÄ«vo apgabalos, kur ir 100ā€“1000 cilvēku uz kv.km. Izvērstā dabas Ŕī pÄ«ka (uz kārtām lielāka) atspoguļo bimodalitāti urbanizācijas shēmās. 100 cilvēki / kv.km. ā€“ tas ir relatÄ«vi vāji apdzÄ«vots lauku reÄ£ions, kamēr skaitlis 1000 cilvēku / kv.km. raksturo jau piepilsētas teritoriju. Pilsētu centri viegli parāda 10 000 cilvēku / kv.km., bet, piemēram, Manhetenā ir 25 000 cilvēku / kv.km.

Starlink ā€” liels darbs

TreÅ”ais grafiks parāda apdzÄ«votÄ«bas blÄ«vumu pēc platuma. Ir redzams, ka gandrÄ«z visi cilvēki ir koncentrēti 20ā€“40 grādu ziemeļu platuma grādos. Tādējādi, lielā mērā, tas ir Ä£eogrāfiski un vēsturiski veidojies, jo milzÄ«gu daļu dienvidu puslodzes aizņem okeāns. Un tomēr Ŕāds iedzÄ«votāju blÄ«vums ir biedējoÅ”s izaicinājums grupÄ“Å”anas arhitektiem, jo abās puslodzēs satelÄ«ti pavada vienādu laiku. Vairāk nekā tas, satelÄ«ts, kas orbÄ«tā ap Zemi slÄ«pumā, piemēram, 50 grādu leņķī, vairāk laika pavadÄ«s tuvāk minētajām platuma robežām. Tāpēc Starlink Ziemeļamerikas ziemeļu apkalpoÅ”anai nepiecieÅ”amas tikai 6 orbÄ«tas, kamēr ekvatora apsegÅ”anai ā€“ 24.

Starlink ā€” liels darbs

Patiesi, ja salÄ«dzina iedzÄ«votāju blÄ«vuma grafiku ar satelÄ«tu grupējuma blÄ«vuma grafiku, orbÄ«tu izvēle kļūst acÄ«mredzama. Katrs histogramma attēlo vienu no četriem SpaceX ziņojumiem FKS. PersonÄ«gi man Ŕķiet, ka katrs jauns ziņojums ir kā papildinājums iepriekŔējam, taču jebkurā gadÄ«jumā nav grÅ«ti pamanÄ«t, kā papildu satelÄ«ti palielina caurlaidÄ«bu attiecÄ«gajās ziemeļu puslodes apgabalos. Pretstatā tam, ievērojama neizmantotā caurlaidÄ«ba saglabājas virs dienvidu puslodes ā€” priecājies, mīļā Austrālija!

Starlink ā€” liels darbs

Kas notiek ar lietotāju datiem, kad tie sasniedz satelÄ«tu? Sākotnējā Starlink satelÄ«ta versija uzreiz nosÅ«tÄ«ja tos atpakaļ uz Ä«paÅ”i zemes staciju netālu no pakalpojuma zonām. Šāda konfigurācija tiek dēvēta par "tieÅ”o retranslāciju". Nākotnē Starlink satelÄ«ti iegÅ«s iespēju sazināties savā starpā, izmantojot lāzerus. Datu apmaiņas maksimālais lÄ«menis tiks sasniegts virs blÄ«vi apdzÄ«votām pilsētām, bet datus varēs izplatÄ«t pa lāzeru tÄ«klu divās dimensijās. Praksē tas nozÄ«mē, ka pastāv milzÄ«gas iespējas slēgtai transporta sakaru tÄ«klai satelÄ«tu tÄ«klā, tas ir, lietotāju datus var "otrreiz nosÅ«tÄ«t uz Zemi" jebkurā piemērotā vietā. Praksē, man Ŕķiet, SpaceX zemes stacijas kombinēsies ar trafika apmaiņas mezgliem pilsētu ārpusē.

Izrādās, ka sakari starp satelÄ«tiem ir sarežģīta uzdevums, ja satelÄ«ti nepārvietojas kopā. Visjaunākajos ziņojumos FKS ziņo par 11 izteiktām orbÄ«tu grupām satelÄ«tiem. Konkrētās grupas ietvaros satelÄ«ti pārvietojas vienā augstumā, ar vienu slÄ«pumu un vienādu ekscentritāti, kas nozÄ«mē, ka lāzeri var viegli atrast satelÄ«tus tuvu viens otram. Bet tuvināŔanas ātrumi starp grupām tiek mērÄ«ti km/sek., tāpēc saziņa starp grupām, ja tāda ir iespējama, jāveic, izmantojot Ä«sus, ātri pārvaldāmus mikroviļņu savienojumus.

Orbitālo grupu topoloÄ£ija atgādina korpuskulāri-viļņu teoriju par gaismu un neattiecas Ä«paÅ”i uz mÅ«su piemēru, taču, manuprāt, tā ir lieliska, tāpēc es to iekļāvu rakstā. Ja Ŕī sadaļa jÅ«s neinteresē, pārŔķiriet tieÅ”i uz Ā«Fundamentālās fizikas ierobežojumiemĀ».

Tors ā€” vai arÄ« donats ā€” ir matemātisks objekts, kuru nosaka divi rādiusi. UzzÄ«mēt riņķus uz toru virsmas ir diezgan vienkārÅ”i: paralēli vai perpendikulāri tā formai. Jums, iespējams, varētu bÅ«t interesanti atklāt ā€” ir vēl divas citas riņķu Ä£imenes, kuras var attēlot uz toru virsmas, un abas iet cauri tās centram un ap kontÅ«ru. Tas ir tā sauktais. Ā«Vallarsas riņķiĀ», un es izmantoju Å”o konstrukciju, kad 2015. gadā projektēju toru Teslas spolei Ā«DejojoÅ”ais cilvēksĀ».

Atskaņot video

Un, lai gan satelÄ«tu orbÄ«tas ir, stingri sakot, elipses, nevis riņķi, tā pati konstrukcija ir piemērojama arÄ« Starlink gadÄ«jumā. 4500 satelÄ«tu grupējums vairākās orbÄ«tas plaknēs, visi ar vienu leņķi, veido virs Zemes nepārtraukti kustÄ«gu plātnu. Plātnes, kas vērsta ziemeļu virzienā, paplaÅ”inās un pārvietojas atpakaļ uz dienvidiem virs noteikta platuma punkta. Lai izvairÄ«tos no sadursmēm, orbÄ«tas bÅ«s viegli izstieptas, tādējādi kustÄ«gā uz ziemeļiem plātnē paliks dažus kilometrus augstāk (vai zemāk) nekā tā, kas pārvietojas uz dienvidiem. Kopā Ŕīs divas plātnes veido izplÅ«duŔā formas toru, kā parādÄ«ts zemāk ļoti pārspÄ«lētā shēmā.

Starlink ā€” liels darbs

AtgādināŔu, ka Ŕī tora ietvaros saziņa notiek starp blakus esoÅ”ajiem satelÄ«tiem. Aptuveni runājot, starp satelÄ«tiem dažādās plātnēs nav tieÅ”u un ilgstoÅ”u savienojumu, jo pieejoŔās ātruma uz laseru mērÄ«jumiem ir pārāk augsti. Datu pārsÅ«tÄ«Å”anas trajektorija starp plātnēm savukārt notiek virs vai zem tora.

Kopā 30 000 satelÄ«ti bÅ«s novietoti 11 iestrādātajos toros, tālu no MKS orbÄ«tas! Å ajā shēmā parādÄ«ts, kā visi Å”ie slāņi ir savirknēti, bez pārspÄ«lētas ekscentriskuma.

Starlink ā€” liels darbs

Starlink ā€” liels darbs

Un visbeidzot ir jādomā par optimālo lidojuma augstumu. Pastāv dilemmā: zems augstums, kas nodroÅ”ina lielāku caurlaidÄ«bu ar mazākiem staru izmēriem, vai augsts ā€“ kas ļauj nosegt visu planētu ar mazāk satelÄ«tiem? Ar laiku SpaceX FKS ziņojumos tika minēti arvien zemāki augstumi, jo pilnveidojoties, Starship padara iespējamu ātru lielāku konstelāciju izvietoÅ”anu.

Zemam augstumam ir arÄ« citas priekÅ”rocÄ«bas, tostarp samazināts risks saskarties ar kosmisko atkritumu vai negatÄ«vām sekām aprÄ«kojuma kļūmei. Sakarā ar palielinātu atmosfēras pretestÄ«bu, zemāk izvietoti Starlink satelÄ«ti (330 km) iznÄ«cinās dažu nedēļu laikā pēc orientācijas kontroles zuduma. Patiesi, 300 km ir augstums, kurā satelÄ«ti praktiski nelido, un augstuma uzturÄ“Å”anai bÅ«s nepiecieÅ”ams iebÅ«vēts Kriptona elektriskā dzinēja, kā arÄ« aerodinamisks dizains. Teorētiski, satelÄ«ts, kas ir pietiekami asu formu, var stabilizēti uzturēt augstumu 160 km uz elektriskā dzinēja, taču ir maz ticams, ka SpaceX palaiž satelÄ«tus tik zemu, jo ir vēl vairāki triki, lai palielinātu caurlaidÄ«bu.

Fundamentālās fizikas ierobežojumi

Ir maz ticams, ka cenas par satelÄ«ta izvietoÅ”anu kādreiz bÅ«tiski samazināsies zem 35 tÅ«kstoÅ”iem, pat ja ražoÅ”ana bÅ«s attÄ«stÄ«ta un pilnÄ«gi automatizēta, un Starship kuÄ£i bÅ«s pilnÄ«bā atkārtoti izmantojami, turklāt vēl nav pilnÄ«gi skaidrs, kādi ierobežojumi fizika noteiks satelÄ«tam. IepriekÅ” minētā analÄ«ze pieņem maksimumu caurlaidÄ«ba 80 Gb/s. (ja noapaļo lÄ«dz 100 staru, no kuriem katrs spēj pārsÅ«tÄ«t 100 Mb/s).

CaurlaidÄ«bas robeža ir noteikta Shannona-Hartlija teoremā un tā tiek dots statistikas platumā (1+SNR). Platums bieži vien ir ierobežots pieejamajā spektrā, kamēr SNR ir pieejamā enerÄ£ija no satelÄ«ta, fona troksnis un traucējumi kanālā dēļ neideālu antenu. Vēl viens ievērojams Ŕķērslis ir apstrādes ātrums. Jaunākie FPGA Xilinx Ultrascale+ ir GTM sērijas caurlaidÄ«ba lÄ«dz 58 Gb/s., kas ir labi esoÅ”o informācijas kanāla ierobežojumu apstākļos bez pielāgotu ASIC izstrādes. Bet pat tad 58 Gb/s prasÄ«s iespaidÄ«gu frekvenču sadalÄ«jumu, visdrÄ«zāk Ka- vai V-diapazonos. V (40ā€“75 GHz) ir pieejamāki cikli, taču ir pakļauti augstākai atmosfēras absorbcijai, Ä«paÅ”i mitrās teritorijās.

Vai 100 staru izmantoÅ”ana ir praktiska? Å ai problēmai ir divi aspekti: staru platums un fāzētu antenu režģa blÄ«vums. Stara platumu nosaka viļņa garums, dalÄ«ts ar antenas diametru. Digitālais fāzētais antenu režģis joprojām ir specializēta tehnoloÄ£ija, bet maksimālās noderÄ«gās dimensijas tiek noteiktas, pamatojoties uz platumu kausÄ“Å”anas krāsnis (- apm. 1m), un radiofrekvences komunikāciju izmantoÅ”ana bÅ«tu dārga. Viļņa platums Ka-diapazonā ir apmēram 1 cm, un staram jābÅ«t 0,01 radiāna platā, ja spektra platums ir 50% amplitudes lÄ«menÄ«. Pieņemot, ka staru Ä·ermeņa leņķis ir 1 steradiāns (analogiski 50 mm kameras objektÄ«vam), tad Å”ajā jomā 2500 atseviŔķi stari bÅ«s pietiekami. LÄ«niskums ļauj domāt, ka 2500 stari prasÄ«s vismaz 2500 antenu elementus režģī, kas principā ir iespējams, lai arÄ« grÅ«ti Ä«stenojams. Un viss tas stipri sasilÄ«s!

Kopā ir 2500 kanāli, katrs atbalsta 58 Gb/s, un tas ir milzÄ«gs informācijas apjoms ā€“ aptuveni 145 Tb/s. SalÄ«dzinājumam, visa interneta satiksme 2020. gadā vidēji tiek prognozēta 640 Tb/s lÄ«menÄ«. Labas ziņas tiem, kas uztraucas par bÅ«tiski zemo platÄ«bu satelÄ«tu interneta. Ja 30 000 satelÄ«tu grupējums darbosies lÄ«dz 2026. gadam, globālā interneta satiksme potenciāli sasniegs 800 Tb/s. Ja puse no Ŕī apjoma tiks nodroÅ”ināta ar ~500 satelÄ«tiem virs blÄ«vi apdzÄ«votām teritorijām jebkurā konkrētā brÄ«dÄ«, tad katra satelÄ«ta maksimums ir aptuveni 800 Gb/s, kas ir 10 reizes augstāka nekā mÅ«su sākotnējie pamatskaitÄ«jumi, t.i., potenciālais finanÅ”u pieplÅ«dums var pieaugt 10 reizes.

Lai satelÄ«ts atrastos 330 kilometru augstumā orbÄ«tā, starojuma leņķis 0,01 radiāns aptver 10 kvadrātkilometru platÄ«bu. ÄŖpaÅ”i apdzÄ«votās vietās, piemēram, Manhetenā, Å”ajā platÄ«bā var dzÄ«vot lÄ«dz 300 000 cilvēku. Un ja visi vienlaikus noliksies skatÄ«ties Netflix (7 Mb/s HD kvalitātē)? Kopējais datu pieprasÄ«jums sasniegs 2000 GB/s, kas ir apmēram 35 reizes vairāk nekā paÅ”reizējais stingrais ierobežojums, ko nosaka FPGA secÄ«gās izejas interfeiss. No Ŕīs situācijas ir divi izejas varianti, no kuriem fiziski iespējams ir tikai viens.

Pirmais ir izsist orbÄ«tā vairāk satelÄ«tu, lai jebkurā konkrētā laikā virs augsta pieprasÄ«juma reÄ£ioniem bÅ«tu vairāk nekā 35 no tiem. Ja atkal ņemsim 1 steradiānu pieņemamai mērÄ·a debesu daļai un vidējam orbÄ«tas augstumam 400 km, tad iegÅ«stam blÄ«vumu 0,0002 kvadrātkilometrā, jeb kopumā 100 000 ā€” ja tos vienmērÄ«gi sadalÄ«s virs visas zemes virsmas. Atgādinām, ka SpaceX izvēlētās orbÄ«tas ievērojami palielina seguma blÄ«vumu apdzÄ«votās teritorijās, kas atrodas 20ā€“40 grādu ziemeļu platumā, un nu ir grÅ«ti ignorēt 30 000 satelÄ«tu skaitu, kas Ŕķiet maÄ£isks.

Otra ideja ir daudz iespaidÄ«gāka, taču, cik žēl, neÄ«stenojama. Atgādinām, ka starojuma platumu nosaka fāzētā antenu rindas platums. Ko darÄ«t, ja daudzas rindas vairākiem satelÄ«tiem apvieno jaudas, radot Å”aurāku starojumu ā€” tieÅ”i tāpat kā radio teleskopi, piemēram, VLA (ļoti liela antenu sistēma)? Å Ä« metode ir saistÄ«ta ar vienu sarežģītÄ«bu: baseina attiecÄ«ba starp satelÄ«tiem jāaprēķina ar precizitāti lÄ«dz pat submilimetriem, lai stabilizētu starojuma fāzi. Un pat ja tas bÅ«tu iespējams, iegÅ«tais starojums, visticamāk, bÅ«s ar plaÅ”iem sānu ziedlapām, ņemot vērā zemo satelÄ«tu blÄ«vumu debesÄ«s. Uz zemes starojuma platums samazinātos lÄ«dz dažiem milimetriem (pietiek, lai izsekotu mobilā telefona antenu), bet to bÅ«tu miljoni ā€” vājā starpÅ”aubÄ«Å”anu dēļ. Paldies nelabajai fāzētajai antenu rindai.

Izrādās, ka kanālu atdalÄ«Å”ana ar leņķu izkliedi ā€” jo satelÄ«ti ir izkliedēti pa debesÄ«m ā€” nodroÅ”ina pietiekamu uzlabojumu caurlaidspējā bez fizikas likumu pārkāpÅ”anas.

Pielietojums

Kāds ir Starlink klienta profils? Noklusējuma iestatījumā tas ir simtiem miljonu lietotāju, kuriem uz jumtiem ir antenas, kuru izmērs ir kā picas kaste, taču ir arī citi augsta ienākumu avoti.

Attālos un lauku apvidos zemes stacijām nav nepiecieÅ”amas fāzētas antenu režģi maksimālai staru platumam, tāpēc ir iespējama mazāka abonenta iekārta: no IoT aktÄ«vu izsekoÅ”anas ierÄ«cēm lÄ«dz kabatas satelÄ«ta tālruņiem, avārijas signalizatoriem vai zinātniskajiem instrumentiem dzÄ«vnieku izsekoÅ”anai.

BlÄ«vi apdzÄ«votās pilsētās Starlink nodroÅ”inās gan primāro, gan rezerves transporta tÄ«klu mobilajai komunikācijai. Uz katras mobilās torņa var uzstādÄ«t augstas veiktspējas zemes staciju, taču izmantot zemes baroÅ”anas avotus, lai pastiprinātu un pārsÅ«tÄ«tu signālu caur "pēdējo jÅ«džu".

Un beidzot, pat pārpildÄ«tās teritorijās pirmreizējā izvērÅ”anā ir iespēja izmantot zemo orbÄ«tas satelÄ«tus ar izteikti minimālu aizturi. FinanÅ”u uzņēmumi paÅ”i grÅ«st jums rokās vairākus naudas lÄ«dzekļus ā€” tikai lai jÅ«s varētu nedaudz ātrāk iegÅ«t vitāli svarÄ«gus datus no visām pasaules malām. Un, lai arÄ« datiem caur Starlink ir jādodas garāks ceļŔ ā€” caur kosmosu, ā€” gaismas ātrums vakuumā ir par 50% lielāks nekā kvarca stiklā, un tas pilnÄ«bā kompensē atŔķirÄ«bu, pārsÅ«tot uz lielākām distancēm.

Negatīvās sekas

Pēdējā sadaļa ir veltÄ«ta negatÄ«vajām sekām. Raksta mērÄ·is ir atbrÄ«vot jÅ«s no maldiem attiecÄ«bā uz projektu, bet potenciālās negatÄ«vās sekas strÄ«diem rada vislielāko satraukumu. Es sniegÅ”u dažus datus, atturoties no pārmērÄ«gām interpretācijām. Es tomēr neesmu skaidrÄ«tājs, un man nav iekŔējo informāciju no SpaceX.

Manuprāt, vissmagākās sekas nāk no palielinātas piekļuves internetam. Pat manā dzimtajā Pasadenā, dzÄ«vÄ«gajā un tehnoloÄ£iski attÄ«stÄ«tajā miljonu pilsētā, kur atrodas vairāki observatoriji, pasaules klases universitāte un lielākais NASA centrs, izvēle, runājot par interneta pakalpojumiem, ir diezgan ierobežota. Visā ASV un citur pasaulē internets ir kļuvis par nomas orientētu sabiedrisko pakalpojumu, un vienÄ«gais mērÄ·is pakalpojumu sniedzējiem ir izspiest savus 50 miljonus dolāru mēnesÄ« komfortablā, nekonkurētspējÄ«gā vidē. Var teikt, ka jebkurÅ” pakalpojums, kas piegādāts dzÄ«vokļiem un mājām, ir komunālie pakalpojumi, taču interneta pakalpojumu kvalitāte ir mazāk vienmērÄ«ga nekā Å«dens, elektrÄ«bas vai gāzes.

Problēma ar status quo ir tāda, ka, atŔķirÄ«bā no Å«dens, elektrÄ«bas vai gāzes, internets joprojām ir jauns un ātri attÄ«stās. Mēs pastāvÄ«gi atrodam jaunas pielietojuma iespējas. Visrevolucionārākais vēl nav atklāts, taču pakete plāni noslāpē konkurences un inovāciju iespējas. Miljardi cilvēku joprojām paliek malā digitālajā revolÅ«cijā dzimÅ”anas apstākļu dēļ vai tāpēc, ka viņu valsts ir pārāk tālu no zemÅ«dens kabeļa maÄ£istrālēm. Lielākajās planētas reÄ£ionos internets joprojām tiek piegādāts, izmantojot Ä£eostacionāros satelÄ«tus, par izspiedoÅ”u cenu.

Savukārt Starlink, nepārtraukti izplÅ«stot internetu no debess, pārkāpj Å”o modeli. Man pagaidām nav zināms cits labāks veids, kā pieslēgt miljardiem cilvēku internetu. SpaceX ir ceļā kļūt par interneta pakalpojumu sniedzēju un, potenciāli, interneta uzņēmumu, kas var sacensties ar Google un Facebook. Es derētu, ka jÅ«s par to pat neiedomājāties.

Tas, ka satelÄ«tu internets ir labākais variants, nav acÄ«mredzams. SpaceX un tikai SpaceX ir tādā pozÄ«cijā, lai ātri izveidotu plaÅ”u satelÄ«tu grupējumu, jo tikai tā ir iznÄ«cinājusi desmitgades valdÄ«bas un militārās monopolu kosmosa kuÄ£u palaiÅ”anā. Pat ja Iridium tirgÅ« ar mobilajiem telefoniem apsteigtu desmit reizes, tas tomēr neiegÅ«tu plaÅ”u pielietojumu, izmantojot tradicionālās palaiÅ”anas vietas. Bez SpaceX un tās unikālās biznesa modeļa ir liela iespēja, ka globālais satelÄ«tu internets vienkārÅ”i nekad nenotiks.

Otra liela trieciena skars astronomiju. Pēc pirmajiem 60 Starlink satelÄ«tu palaiÅ”anas sākās starptautiskās astronomiskās kopienas kritika par to, ka palielinātais satelÄ«tu skaits aizŔķērsos viņiem ceļu uz nakts debesÄ«m. Ir tāda teiciens: starp astronomiem tas ir labākais, kura teleskops ir lielāks. Bez pārspÄ«lÄ“Å”anas, nodarboties ar astronomiju mÅ«sdienu laikmetā ir ārkārtÄ«gi grÅ«ti, tas atgādina nepārtrauktu cīņu par analÄ«zes kvalitātes uzlaboÅ”anu pieaugot gaismas piesārņojumam un citiem trokŔņu avotiem.

Vismazāk astronomam ir vajadzÄ«gi tÅ«kstoÅ”iem spilgtu satelÄ«tu, kas mirgo teleskopa fokusā. Un patiesÄ«bā, pirmā Iridium satelÄ«tu grupa ieguva sliktu slavu, jo radÄ«ja "gaismas zibes" no lielajiem paneļiem, kas atspoguļoja saules gaismu uz nelielām Zemes vietām. Bija gadÄ«jumi, kad tie sasniedza Mēness ceturtās daļas spožumu un dažreiz pat nejauÅ”i bojāja jutÄ«gus astronomiskos sensorus. Nav pamata bažām, ka Starlink iekļūs radioviļņos, ko izmanto radioastronomijā.

Ja lejupielādē satelÄ«tu izsekoÅ”anas lietotni, var redzēt desmitiem satelÄ«tu, kas lido debesÄ«s skaidrā vakarā. SatelÄ«ti ir redzami pēc saulrieta un pirms ausmas, bet tikai tad, kad saules stari tos apgaismo. Vēlāk, naktÄ«, satelÄ«ti ir neredzami Zemes ēnā. Mazi, ārkārtÄ«gi tāli, tie pārvietojas ļoti ātri. Pastāv iespēja, ka tie mazāk nekā milisekundē aizsedz tālu zvaigzni, bet, manuprāt, pat to uztvert ā€” ir liels izaicinājums.

Liela satraukuma cēlonis par debesu izgaismoÅ”anu radās no tā, ka pirmās palaiÅ”anas satelÄ«tu slānis tika izvietots tuvu Zemes terminatoram, t.i., naktÄ« pēc nakts Eiropa ā€” un tas bija vasarā ā€” vēroja episku skatu, kā satelÄ«ti izpletās debesÄ«s vakara tumsā. Turklāt simulācijas, kas balstÄ«tas uz FKS ziņojumiem, parādÄ«ja, ka satelÄ«tus orbÄ«tā 1150 km virs jÅ«ras lÄ«meņa bÅ«s iespējams redzēt pat pēc astronomiskajām krēslām. PatiesÄ«bā krēsliem ir trÄ«s stadijas: civilo, jÅ«ras un astronomisko, t.i., kad saule atrodas 6, 12 un 18 grādu attālumā zem redzes lÄ«nijas attiecÄ«gi. Astronomisko krēslu beigās saules stari atrodas aptuveni 650 km no virsmas zenÄ«tā, tālu aiz atmosfēras un lielākās daļas zemas Zemes orbÄ«tas. Balstoties uz datiem no Starlink tÄ«mekļa vietnes, es uzskatu, ka visi satelÄ«ti tiks izvietoti augstumā zem 600 km. Å ajā gadÄ«jumā tos varēs redzēt krēslā, bet ne pēc nakts iestāŔanās, kas bÅ«tiski samazinās potenciālos sekas astronomijai.

TreŔā problēma ir atkritumi orbÄ«tā. IepriekŔējā ierakstā es norādÄ«ju, ka satelÄ«ti un atkritumi zem 600 km sāks izkrist no orbÄ«tas dažu gadu laikā ā€” atmosfēras pretestÄ«bas dēļ, kas bÅ«tiski samazina Kessler sindroma iespēju. SpaceX izpleÅ”as ar atkritumiem, it kā viņi nemaz nedomātu par kosmisko atkritumu problēmu. Tagad es pārskatu Starlink Ä«stenoÅ”anas detaļas, un man ir grÅ«ti iedomāties labāku veidu, kā samazināt atkritumu daudzumu orbÄ«tā.

SatelÄ«ti tiek pacelti lÄ«dz 350 km, pēc tam ar iebÅ«vētiem dzinējiem pārvietojas uz savu paredzēto orbÄ«tu. JebkurÅ” satelÄ«ts, kas iet bojā palaiÅ”anas laikā, pēc dažām nedēļām izkrist no orbÄ«tas, un to vairs nesvārstÄ«s augstākas vietās tuvākos tÅ«kstoÅ”us gadu. Šāda atraÅ”anās stratēģiski paredz brÄ«vas ieejas testÄ“Å”anu. Turklāt Starlink satelÄ«ti ir plakani Ŕķērsgriezumā, tas nozÄ«mē, ka, zaudējot augstuma kontroli, tie iekļūst blÄ«vākajos atmosfēras slāņos.

Maz vārdus zina, ka SpaceX ir kļuvusi par pionieri kosmonautikā, sākot izmantot alternatÄ«vus savienojuma veidus, nevis pirotehniskos patronus. Praktiski visas starta platformas izmanto pirotehniskos patronus, veicot posmu, satelÄ«tu, apvalku un citu priekÅ”metu izvietoÅ”anu, tādējādi palielinot potenciālo atkritumu daudzumu. Vēl SpaceX mērÄ·tiecÄ«gi novērÅ” augŔējo pakāpju nonākÅ”anu orbÄ«tā, nepieļaujot tām klÄ«st kosmosā mūžīgi, lai tās neiznÄ«ktu un nesatrÅ«ktu skarajā kosmosa vidē.

Un visbeidzot, pēdējā problēma, par kuru gribēju runāt, ir iespēja, ka SpaceX izspiedÄ«s esoÅ”o internetu monopolu, izveidojot savu. Savā niŔā SpaceX jau ir monopolizējusi palaiÅ”anas. Tikai konkurējoÅ”o valdÄ«bu vēlme iegÅ«t garantētu piekļuvi kosmosam neļauj novecojuŔām, dārgām raÄ·etēm tikt izmestām no ekspluatācijas, kuras bieži vien ražo lieli monopoliski aizsardzÄ«bas lÄ«gumu izpildÄ«tāji.

Nav pārāk grÅ«ti iedomāties, ka 2030. gadā SpaceX ik gadu palaidÄ«s 6000 savus satelÄ«tus, pievienojot dažus izlÅ«koÅ”anas satelÄ«tus ā€” pēc senajām atmiņām. Lēti un uzticami SpaceX satelÄ«ti pārdos ā€œstabilās vietasā€ zem citu ierÄ«cēm. Ikviens universitāte, kas izveidos derÄ«gu kosmosā izmantojamu kameru, varēs to aizvest orbÄ«tā, neriskējot ar izmaksām, kas saistÄ«tas ar pilnas kosmiskās platformas bÅ«vÄ“Å”anu. Ar tādu attÄ«stÄ«tu un neierobežotu piekļuvi kosmosam Starlink jau tiek asociēts ar satelÄ«tiem, kamēr vēsturiskie ražotāji aiziet pagātnē.

Vēsturē ir piemēri, kad tālredzÄ«gas kompānijas ir ieņēmuÅ”as tik lielu tirgus niÅ”u, ka to nosaukumi ir kļuvuÅ”i par vispārējiem terminiem: Hoover, Westinghouse, Kleenex, Google, Frisbee, Xerox, Kodak, Motorola, IBM.

Problēma var rasties tad, kad pionieru uzņēmums Ä·eras pie antikonkurences praksēm, lai saglabātu savu tirgus daļu, lai gan kopÅ” prezidenta Reigana laika tas bieži netiek aizliegts. SpaceX varētu saglabāt Starlink monopolu, piespiežot citus satelÄ«ta grupu izstrādātājus palaist satelÄ«tus uz vecajām padomju raÄ·etēm. LÄ«dzÄ«gas darbÄ«bas tiek veiktas United Aircraft and Transportation company, kopā ar pasta pārvadājumu cenu fiksāciju, noveda to 1934. gadā lÄ«dz klupÅ”anai. Par laimi, SpaceX visticamāk uz visiem laikiem nezaudēs absolÅ«to monopolu uz atkārtoti lietojamām raÄ·etēm.

Vēl vairāk satraukumu rada tas, ka SpaceX desmitiem tÅ«kstoÅ”u satelÄ«tu izvietojums zemajā orbÄ«tā var tikt projektēts kā kopējā labuma sagrābÅ”ana. Privāta kompānija, sekojot personÄ«gai peļņai, iegÅ«st pastāvÄ«gā Ä«paÅ”umā kādreiz publiski pieejamas un neviena neapgÅ«tas orbÄ«tas pozÄ«cijas. Un, lai gan SpaceX inovācijas patieŔām ļāvuÅ”as pelnÄ«t naudu vakuumā, lielākā daļa intelektuālā kapitāla SpaceX tika veidota uz miljardiem dolāru, kas pieŔķirti no pētniecÄ«bas budžeta.

No vienas puses, ir nepiecieÅ”ami likumi, kas aizsargā privāto investÄ«ciju, pētÄ«jumu un attÄ«stÄ«bas lÄ«dzekļus. Bez Ŕīs aizsardzÄ«bas izgudrotāji nevarēs finansēt ambiciozus projektus vai pārcels savas kompānijas uz vietām, kur Ŕādu aizsardzÄ«bu viņiem nodroÅ”inās. Jebkurā gadÄ«jumā sabiedrÄ«ba cieÅ”, jo nenotiek peļņas gÅ«Å”ana. No otras puses, ir nepiecieÅ”ami likumi, kas aizsargā cilvēkus, nominālos Ä«paÅ”niekus kopējiem labumiem, tostarp debesÄ«m ā€” no Ä«res orientētām privātām vienÄ«bām, kas aneksē sabiedriskos labumus. PaÅ”am par sevi neviens no tiem nav pareizs un pat neiespējams. SpaceX attÄ«stÄ«bas piedāvā iespēju atrast zelta vidusceļu Å”ajā jaunajā tirgÅ«. Mēs sapratÄ«sim, ka tas ir atrasts, kad maksimizēsim inovāciju biežumu un sabiedriskā labuma veidoÅ”anu.

Pēdējās domas

Å o rakstu es uzrakstÄ«ju uzreiz pēc tam, kad pabeidzu citu ā€” par Starship. AizvadÄ«ta ir interesanta nedēļa. Gan Starship, gan Starlink ā€” revolucionāras tehnoloÄ£ijas, kas tiek radÄ«tas tieÅ”i mÅ«su priekŔā, mÅ«su dzÄ«vē. Ja es redzÄ“Å”u, kā pieaug mani mazbērni, viņi vairāk brÄ«nÄ«sies par to, ka esmu vecāks par Starlink, nevis par to, ka manā bērnÄ«bā nebija mobilo (muzeju eksponātu) vai vispār pieejama interneta.

Bagātie un militārie jau sen izmanto satelītu internetu, taču vispārējs, kopīgs un lēts Starlink bez Starship ir praktiski neiespējams.

Par palaiÅ”anu runā jau ilgu laiku, tomēr Starship, kas ir diezgan lēta un tāpēc interesanta platforma, nav iespējama bez Starlink.

Par pilotējamo astronautiku runā jau ilgu laiku, un, ja jÅ«s esat ā€” reaktÄ«vā iznÄ«cinātāja pilots, kā arÄ« neiroÄ·irurgs, tad jums ir zaļais signāls. Ar Starship un Starlink cilvēka kosmosa izpēte ir sasniedzams, tuvā nākotne, kurā rokas stiept no orbÄ«tās bāzes uz rÅ«pnieciski attÄ«stÄ«tām pilsētām tālajā kosmosā.

Avots: habr.com

Iegādājieties uzticamu tÄ«mekļa hostingu ar DDoS aizsardzÄ«bu, VPS VDS serveriem šŸ”„ Iegādājieties uzticamu tÄ«mekļa hostingu ar DDoS aizsardzÄ«bu, VPS VDS serveriem | ProHoster