Artikel ini adalah daripada siri pada
Penyelesaian kepada masalah kembar ini ialah Starlink. Dengan memasang dan melancarkan satelitnya sendiri, SpaceX boleh mencipta dan menentukan pasaran baharu untuk akses yang sangat cekap dan didemokrasikan kepada komunikasi berasaskan angkasa, mendapatkan pembiayaan yang selamat untuk membina roket sebelum ia menenggelamkan syarikat, dan meningkatkan nilai ekonominya kepada trilion. Jangan memandang rendah skala cita-cita Elon. Secara keseluruhan, tidak begitu banyak industri yang bertrilion dolar berputar: tenaga, pengangkutan berkelajuan tinggi, komunikasi, IT, penjagaan kesihatan, pertanian, kerajaan, pertahanan. Walaupun terdapat salah tanggapan biasa,
Buat pertama kalinya, Elon Musk mengalihkan pandangannya ke angkasa lepas apabila dia ingin menderma $80 juta kepada misi untuk menanam tumbuhan pada kuar Marikh. Ia mungkin akan menelan belanja 100 kali ganda untuk membina sebuah bandar di Marikh, jadi Starlink adalah pertaruhan utama Musk untuk mendapatkan lautan wang penajaan yang sangat diperlukan.
Untuk apa?
Saya telah lama merancang artikel ini, tetapi baru minggu lepas saya mendapat gambaran yang lengkap. Kemudian Presiden SpaceX Gwynne Shotwell memberikan Rob Baron temu bual yang menakjubkan, yang kemudiannya dia bincangkan untuk CNBC dalam satu temu bual yang hebat.
Konsep
Adakah kumpulan besar seperti itu benar-benar diperlukan untuk Internet? Dan kenapa sekarang?
Hanya dalam ingatan saya bahawa Internet telah berkembang daripada memanjakan akademik semata-mata kepada infrastruktur revolusioner pertama dan satu-satunya. Ini bukan topik yang patut ditumpukan dalam artikel yang panjang, tetapi saya akan menganggap bahawa secara global, keperluan untuk Internet dan pendapatan yang dijananya akan terus berkembang pada kira-kira 25% setahun.
Hari ini, hampir semua daripada kita mendapat Internet daripada sebilangan kecil monopoli terpencil secara geografi. Di AS, AT&T, Time Warner, Comcast dan segelintir pemain yang lebih kecil telah membahagikan wilayah untuk mengelakkan persaingan, melawan tiga kulit untuk perkhidmatan dan bermandikan sinar kebencian yang hampir sejagat.
ISP mempunyai sebab yang baik untuk tingkah laku tidak berdaya saing, selain ketamakan yang memakan semua. Membina infrastruktur untuk internetβmenara sel gelombang mikro dan gentian optikβsangat, sangat mahal. Sangat mudah untuk melupakan sifat indah Internet. Nenek saya mula-mula pergi bekerja dalam Perang Dunia II sebagai juru isyarat, dan kemudian telegraf kemudian bersaing untuk peranan strategik terkemuka dengan merpati pembawa! Bagi kebanyakan daripada kita, lebuh raya maklumat adalah sesuatu yang tidak kekal, tidak ketara, tetapi bit bergerak melalui dunia fizikal, yang mempunyai sempadan, sungai, gunung, lautan, ribut, bencana alam dan halangan lain. Pada tahun 1996, apabila talian gentian optik pertama diletakkan di dasar laut,
Pada satu ketika saya bekerja di makmal optik dan (jika ingatan berfungsi) kami memecahkan rekod masa itu dengan mengeluarkan kadar penghantaran multipleks 500 Gb / s. Had elektronik membenarkan setiap gentian dimuatkan sebanyak 0,1% daripada lebar jalur teori. Lima belas tahun kemudian, kami bersedia untuk melebihi ambang: jika pemindahan data melampauinya, gentian akan cair, dan kami sudah hampir dengan ini.
Tetapi adalah perlu untuk meningkatkan aliran data di atas bumi yang berdosa - ke angkasa, di mana satelit terbang mengelilingi "bola" 30 kali dalam tempoh lima tahun. Penyelesaian yang jelas, nampaknya, - jadi mengapa tidak ada yang mengambilnya sebelum ini?
Buruj satelit Iridium, dibangunkan dan digunakan pada awal 1990-an oleh Motorola (masih ingat mereka?), menjadi rangkaian komunikasi orbit rendah global yang pertama (seperti yang digambarkan dengan menarik dalam
Jika 66 satelit cukup untuk Iridium, maka mengapa SpaceX memerlukan puluhan ribu? Kenapa dia sangat berbeza?
SpaceX memasuki perniagaan ini dari hujung yang bertentangan - ia bermula dengan pelancaran. Menjadi perintis dalam bidang pemeliharaan kenderaan pelancar dan dengan itu menguasai pasaran untuk pad pelancar yang murah. Mencuba untuk membida mereka dengan harga yang lebih rendah tidak akan menghasilkan banyak wang, jadi satu-satunya cara untuk mendapat keuntungan daripada kapasiti berlebihan mereka adalah menjadi pelanggan. Perbelanjaan SpaceX untuk melancarkan satelitnya sendiri -
Liputan seluruh dunia Starlink akan memberikan anda akses kepada internet berkualiti tinggi di mana-mana sahaja di dunia. Buat pertama kalinya, ketersediaan Internet tidak bergantung pada kedekatan sesebuah negara atau bandar dengan garis gentian optik, tetapi pada kesucian langit di atas. Pengguna di seluruh dunia akan mempunyai akses kepada internet global yang bebas daripada belenggu, tanpa mengira tahap monopoli kerajaan yang buruk dan/atau tidak jujur ββmereka sendiri. Keupayaan Starlink untuk memecahkan monopoli ini memangkinkan perubahan positif yang luar biasa besarnya yang akhirnya akan menyatukan berbilion orang ke dalam komuniti sibernetik global pada masa hadapan.
Penyimpangan lirik kecil: apakah maksudnya?
Bagi orang yang membesar hari ini dalam era ketersambungan di mana-mana, Internet adalah seperti udara yang kita hirup. Dia hanya. Tetapi ini - jika anda lupa tentang kuasa luar biasa beliau untuk membawa perubahan positif - dan kita sudah berada di tengah-tengah mereka. Dengan bantuan Internet, orang ramai boleh memanggil pemimpin mereka untuk mengambil kira, berkomunikasi dengan orang lain di seberang dunia, berkongsi fikiran, mencipta sesuatu yang baharu. Internet menyatukan manusia. Sejarah naik taraf ialah sejarah evolusi keupayaan perkongsian data. Pertama, melalui pidato dan puisi epik. Kemudian - pada surat yang memberi suara kepada orang mati, dan mereka berpaling kepada yang hidup; penulisan membolehkan data disimpan dan memungkinkan komunikasi tak segerak. Akhbar cetak telah menyiarkan pengeluaran berita. Komunikasi elektronik - telah mempercepatkan pemindahan data ke seluruh dunia. Peranti pengambilan nota peribadi secara beransur-ansur menjadi lebih kompleks, berkembang daripada buku nota kepada telefon bimbit, setiap satunya adalah komputer yang disambungkan ke Internet, diisi dengan penderia dan setiap hari semakin baik dalam meramalkan keperluan kita.
Seseorang yang menggunakan tulisan dan komputer dalam proses kognisi mempunyai peluang yang lebih baik untuk mengatasi batasan otak yang tidak berkembang dengan sempurna. Lebih menggalakkan lagi, telefon bimbit ialah kedua-dua peranti storan yang berkuasa dan mekanisme untuk bertukar-tukar idea. Jika orang terdahulu, berkongsi fikiran, bergantung pada ucapan yang dilakarkan dalam buku nota, hari ini adalah kebiasaan jika buku nota sendiri berkongsi idea yang telah dijana orang. Skim tradisional telah mengalami penyongsangan. Kesinambungan logik proses adalah beberapa bentuk metakognisi kolektif, melalui peranti peribadi,
Bagaimana?
Mari kita bincangkan tentang model perniagaan dan seni bina projek Starlink.
Untuk Starlink menjadi perusahaan yang menguntungkan, aliran masuk dana mesti melebihi kos pembinaan dan operasi. Secara tradisinya, pelaburan modal telah melibatkan peningkatan kos permulaan, penggunaan mekanisme pembiayaan dan insurans khusus yang canggih, dan segala-galanya untuk melancarkan satelit. Satelit komunikasi geostasioner boleh menelan kos $500 juta dan mengambil masa lima tahun untuk dibina dan dilancarkan. Oleh itu, syarikat-syarikat di kawasan ini secara serentak membina kapal jet atau kapal kontena. Perbelanjaan yang besar, aliran masuk dana yang hampir tidak menampung kos pembiayaan, dan belanjawan operasi yang agak kecil. Sebaliknya, kegagalan Iridium asal ialah Motorola memaksa pengendali membayar yuran lesen pembunuh, memufliskan perusahaan itu dalam beberapa bulan sahaja.
Untuk menjalankan perniagaan sedemikian, syarikat satelit tradisional perlu memberi perkhidmatan kepada pelanggan persendirian dan mengenakan kadar data yang tinggi. Syarikat penerbangan, pos terpencil, kapal, zon perang dan tapak infrastruktur utama membayar sekitar $5 setiap MB, iaitu 1 kali ganda kos ADSL tradisional, walaupun kependaman data dan lebar jalur satelit yang agak rendah.
Starlink merancang untuk bersaing dengan penyedia perkhidmatan darat, yang bermaksud ia perlu menyampaikan data dengan lebih murah dan, idealnya, mengenakan caj kurang daripada $ 1 setiap 1 MB. Adakah mungkin? Atau, kerana ini mungkin, seseorang harus bertanya: bagaimana ini mungkin?
Bahan pertama hidangan baru itu adalah pelancaran yang murah. Hari ini, Falcon menjual pelancaran 24 tan dengan harga kira-kira $60 juta, iaitu $2500 sekilogram. Ternyata, bagaimanapun, terdapat lebih banyak kos dalaman. Satelit Starlink akan dilancarkan pada kenderaan pelancar yang boleh diguna semula, jadi kos marginal bagi satu pelancaran ialah kos peringkat kedua baharu (sekitar $1 juta), fairing (4 juta) dan sokongan darat (~1 juta). Jumlah: sekitar 1 ribu dolar untuk satelit, i.e. lebih 100 kali lebih murah daripada melancarkan satelit komunikasi konvensional.
Kebanyakan satelit Starlink, bagaimanapun, akan dilancarkan di Starship. Malah, evolusi Starlink, seperti laporan terkini kepada rancangan FCC, menyediakan beberapa
Berapakah kos satelit? Di kalangan saudara, satelit Starlink agak luar biasa. Ia dipasang, disimpan dan dilancarkan rata dan oleh itu sangat mudah untuk dihasilkan secara besar-besaran. Seperti yang ditunjukkan oleh pengalaman, kos pengeluaran sepatutnya sama dengan kos pelancar. Jika perbezaan harga adalah besar, ini bermakna sumber tidak diperuntukkan dengan betul, kerana pengurangan komprehensif dalam kos marginal sambil mengurangkan kos tidak begitu hebat. Adakah ia benar-benar 100 ribu dolar setiap satelit dengan kumpulan pertama beberapa ratus? Dengan kata lain, adakah satelit Starlink dalam peranti tidak lebih kompleks daripada mesin?
Untuk menjawab soalan ini sepenuhnya, anda perlu memahami mengapa kos satelit komunikasi yang mengorbit adalah 1000 kali lebih tinggi, walaupun ia tidak 1000 kali lebih rumit. Secara ringkasnya, mengapa perkakasan angkasa begitu mahal? Terdapat banyak sebab untuk ini, tetapi yang paling menarik dalam kes ini ialah ini: jika melancarkan satelit ke orbit (sebelum Falcon) menelan kos lebih daripada 100 juta, ia mesti dijamin berfungsi selama bertahun-tahun - untuk membawa sekurang-kurangnya beberapa keuntungan. Untuk memastikan kebolehpercayaan sedemikian dalam operasi produk pertama dan satu-satunya adalah proses yang menyakitkan dan boleh berlarutan selama bertahun-tahun, memerlukan usaha ratusan orang. Tambahkan pada itu kos, dan mudah untuk mewajarkan proses tambahan apabila ia sudah mahal untuk dilancarkan.
Starlink memecahkan paradigma itu dengan membina ratusan satelit, membetulkan kecacatan reka bentuk awal dengan cepat, dan membawa masuk juruteknik pengeluaran besar-besaran untuk menguruskan kos. Adalah mudah bagi saya untuk membayangkan secara peribadi saluran paip Starlink di mana seorang juruteknik menyepadukan sesuatu yang baharu ke dalam reka bentuk dan mengikat segala-galanya dengan tali leher plastik (tahap NASA, sudah tentu) dalam satu atau dua jam, mengekalkan kadar penggantian yang diperlukan sebanyak 16 satelit / hari. Satelit Starlink terdiri daripada banyak bahagian yang rumit, tetapi saya tidak nampak sebab mengapa kos unit keseribu yang keluar dari barisan pemasangan tidak boleh diturunkan kepada 20 ribu. Malah, pada bulan Mei, Elon menulis di Twitter bahawa kos pembuatan satelit sudah lebih rendah daripada kos pelancaran.
Mari kita ambil kes purata dan menganalisis masa bayaran balik dengan membundarkan nombor. Satu satelit Starlink, yang berharga 100 untuk dipasang dan dilancarkan, telah beroperasi selama 5 tahun. Adakah ia akan membayar untuk dirinya sendiri, dan jika ya, berapa lama lagi?
Dalam 5 tahun, satelit Starlink akan mengelilingi Bumi sebanyak 30 kali. Dalam setiap satu setengah jam orbit ini, dia akan menghabiskan sebahagian besar masa di atas lautan dan mungkin 000 saat di bandar yang padat penduduknya. Dalam tetingkap pendek ini, dia menyiarkan data, tergesa-gesa untuk mendapatkan wang. Dengan mengandaikan bahawa antena menyokong 100 rasuk, dan setiap rasuk menghantar 100 Mbps, menggunakan pengekodan moden seperti
Anggaran nombor boleh berbeza-beza, dan dalam kedua-dua arah. Tetapi dalam apa jua keadaan, jika anda boleh meletakkan buruj satelit berkualiti ke orbit rendah untuk 100 - atau bahkan untuk 000 juta / unit - ini adalah aplikasi yang serius. Walaupun dengan masa penggunaan yang sangat singkat, satelit Starlink mampu menyampaikan 1 Pb data sepanjang hayatnya - pada kos terlunas sebanyak $30 setiap GB. Pada masa yang sama, apabila menghantar pada jarak yang lebih jauh, kos marginal boleh dikatakan tidak meningkat.
Untuk memahami kepentingan model ini, mari kita bandingkan secara ringkas dengan dua model lain untuk menyampaikan data kepada pengguna: kabel gentian optik tradisional dan buruj satelit yang ditawarkan oleh syarikat yang tidak pakar dalam pelancaran satelit.
Bagaimana ini boleh berlaku? Satelit Starlink merangkumi semua barangan pensuisan elektronik kompleks yang diperlukan untuk memautkan kabel gentian optik, hanya ia menggunakan vakum dan bukannya wayar yang mahal dan rapuh untuk penghantaran data. Penghantaran ruang mengurangkan bilangan monopoli yang selesa dan usang, membolehkan pengguna berkomunikasi melalui perkakasan yang lebih sedikit.
Setanding dengan pemaju satelit pesaing OneWeb. OneWeb merancang untuk mencipta buruj 600 satelit, yang akan dilancarkan melalui vendor komersial pada harga kira-kira $20 setiap 000 kg. Berat satu satelit ialah 1 kg, iaitu, dalam senario yang ideal, pelancaran satu unit akan menjadi lebih kurang 150 juta. Kos perkakasan satelit dianggarkan pada 3 juta setiap satelit, iaitu. menjelang 1, kos keseluruhan kumpulan akan menjadi 2027 bilion. Ujian yang dijalankan oleh OneWeb menunjukkan daya pengeluaran 2,6 Mb / s. pada puncak, idealnya, untuk setiap 50 rasuk. Mengikuti skim yang sama yang mana kami mengira kos Starlink, kami mendapat: setiap satelit OneWeb menjana $ 16 setiap orbit, dan dalam masa 80 tahun sahaja ia akan membawa $ 5 juta - hampir tidak meliputi kos pelancaran, jika kami juga mengira penghantaran data ke jarak jauh kawasan . Jumlah kami mendapat $ 2,4 untuk 1,70 GB.
Gwynn Shotwell baru-baru ini dipetik sebagai berkata demikian
Saya pasti terdapat lebih banyak analisis optimistik mengenai OneWeb dan pembangun konstelasi baru yang lain, tetapi saya tidak tahu cara ia berfungsi lagi.
Baru-baru ini Morgan Stanley
Perkara terakhir kekal - untuk membandingkan keuntungan setiap 1 W tenaga suria yang dijana untuk Starlink. Menurut foto di laman web mereka, tatasusunan suria setiap satelit adalah lebih kurang 60 meter persegi. secara purata menjana kira-kira 3 kW atau 4,5 kWj setiap giliran. Dianggarkan setiap orbit akan menjana $1000 dan setiap satelit akan menjana kira-kira $220 setiap kWj. Ini adalah 10 kali ganda daripada kos borong tenaga suria, yang sekali lagi mengesahkan:
seni bina
Dalam bahagian sebelumnya, saya secara kasarnya memperkenalkan bahagian seni bina Starlink yang tidak remeh - bagaimana ia berfungsi dengan kepadatan penduduk yang sangat tidak sekata di planet ini. Satelit Starlink memancarkan pancaran fokus yang membentuk bintik-bintik di permukaan planet. Pelanggan di tempat itu berkongsi satu lebar jalur. Dimensi tempat ditentukan oleh fizik asas: pada mulanya lebarnya ialah (ketinggian satelit x panjang gelombang mikro / diameter antena), yang mana bagi satelit Starlink, paling baik, beberapa kilometer.
Di kebanyakan bandar, kepadatan penduduk adalah kira-kira 1000 orang/km persegi, walaupun di beberapa tempat ia lebih tinggi. Di sesetengah kawasan di Tokyo atau Manhattan, terdapat lebih daripada 100 orang setiap tempat. Nasib baik, mana-mana bandar yang padat penduduknya mempunyai pasaran domestik yang kompetitif untuk internet jalur lebar, apatah lagi rangkaian telefon mudah alih yang sangat maju. Tetapi walau bagaimanapun, jika pada bila-bila masa terdapat banyak satelit dari buruj yang sama di atas bandar, daya pengeluaran boleh ditingkatkan dengan mempelbagaikan antena secara spatial, serta dengan mengagihkan frekuensi. Dalam erti kata lain, berpuluh-puluh satelit boleh memfokuskan pancaran yang paling berkuasa pada satu ketika, dan pengguna di rantau itu akan menggunakan terminal darat yang akan mengedarkan permintaan antara satelit.
Jika pada peringkat awal pasaran yang paling sesuai untuk menjual perkhidmatan adalah kawasan terpencil, luar bandar atau pinggir bandar, maka dana untuk pelancaran selanjutnya akan datang daripada perkhidmatan yang lebih baik khusus kepada bandar berpenduduk padat. Senario ini adalah bertentangan dengan corak pengembangan pasaran standard, di mana perkhidmatan berpusatkan bandar yang kompetitif pasti mengalami penurunan dalam keuntungan apabila mereka cuba berkembang ke kawasan yang lebih miskin dan kurang padat penduduk.
Beberapa tahun yang lalu semasa saya membuat matematik,
Saya mengambil data dari imej ini dan menyusun 3 plot di bawah. Yang pertama menunjukkan kekerapan kawasan tanah mengikut kepadatan penduduk. Perkara yang paling menarik ialah sebahagian besar Bumi tidak didiami sama sekali, manakala boleh dikatakan tiada kawasan yang mempunyai lebih daripada 100 orang setiap km persegi.
Graf kedua menunjukkan kekerapan orang mengikut kepadatan penduduk. Dan walaupun kebanyakan planet ini tidak berpenghuni, sebahagian besar orang tinggal di kawasan di mana terdapat 100-1000 orang setiap km persegi. Sifat lanjutan puncak ini (urutan magnitud yang lebih besar) mencerminkan bimodaliti dalam corak pembandaran. 100 orang/km persegi. - ini adalah kawasan luar bandar yang agak jarang penduduk, manakala angka 1000 orang / km persegi. ciri pinggir bandar. Pusat bandar mudah menunjukkan 10 orang/km persegi, tetapi populasi Manhattan ialah 000 orang/km persegi.
Graf ketiga menunjukkan kepadatan penduduk mengikut latitud. Dapat dilihat bahawa hampir semua orang tertumpu dalam julat 20-40 darjah lintang utara. Jadi, pada umumnya, ia telah berkembang secara geografi dan sejarah, kerana sebahagian besar hemisfera selatan diduduki oleh lautan. Namun kepadatan penduduk ini merupakan satu cabaran yang menakutkan bagi arkitek kumpulan itu, kerana satelit menghabiskan jumlah masa yang sama di kedua-dua hemisfera. Selain itu, satelit yang mengorbit Bumi, pada sudut, katakan, 50 darjah, akan menghabiskan lebih banyak masa lebih dekat dengan sempadan yang ditunjukkan dalam latitud. Inilah sebabnya mengapa Starlink hanya memerlukan 6 orbit untuk melayani utara AS, manakala 24 untuk menutupi khatulistiwa.
Sesungguhnya, jika kita menggabungkan graf ketumpatan penduduk dengan graf ketumpatan buruj satelit, pilihan orbit menjadi jelas. Setiap graf bar mewakili satu daripada empat laporan SpaceX kepada FCC. Secara peribadi, saya nampaknya setiap laporan baru adalah seperti tambahan kepada yang sebelumnya, tetapi dalam apa jua keadaan, tidak sukar untuk melihat bagaimana satelit tambahan meningkatkan kapasiti ke atas kawasan yang sepadan di hemisfera utara. Sebaliknya, terdapat sejumlah besar lebar jalur yang tidak digunakan di hemisfera selatan - bergembiralah, Australia yang dikasihi!
Apakah yang berlaku kepada data pengguna apabila ia sampai ke satelit? Dalam versi asal, satelit Starlink segera menghantarnya kembali ke stesen tanah khusus berhampiran kawasan perkhidmatan. Konfigurasi ini dipanggil "geganti terus". Pada masa hadapan, satelit Starlink akan dapat berkomunikasi antara satu sama lain melalui laser. Pertukaran data akan memuncak di bandar berpenduduk padat, tetapi data boleh diedarkan melalui rangkaian laser dalam dua dimensi. Dalam praktiknya, ini bermakna terdapat peluang besar untuk backhaul tersembunyi dalam rangkaian satelit, iaitu, data pengguna boleh "ditransmisikan semula ke Bumi" di mana-mana lokasi yang sesuai. Dalam amalan, nampaknya saya bahawa stesen bumi SpaceX akan digabungkan dengan
Ternyata komunikasi satelit-ke-satelit bukanlah tugas remeh jika satelit tidak bergerak bersama. Laporan terkini kepada FCC melaporkan 11 kumpulan orbit satelit yang berbeza. Dalam kumpulan tertentu, satelit bergerak pada ketinggian yang sama, pada kecenderungan yang sama, dengan kesipian yang sama, yang bermaksud bahawa laser boleh mencari satelit dalam jarak yang dekat dengan agak mudah. Tetapi halaju pendekatan antara kumpulan diukur dalam kilometer sesaat, jadi komunikasi antara kumpulan, jika boleh, hendaklah melalui pautan gelombang mikro yang pendek dan dikawal dengan cepat.
Topologi kumpulan orbit adalah seperti teori gelombang-zarah cahaya dan tidak benar-benar terpakai pada contoh kami, tetapi saya fikir ia bagus, jadi saya memasukkannya ke dalam artikel. Jika anda tidak berminat dengan bahagian ini, langkau terus ke "Batasan Fizik Asas".
Torus - atau donat - ialah objek matematik yang ditakrifkan oleh dua jejari. Ia agak mudah untuk melukis bulatan pada permukaan torus: selari atau berserenjang dengan bentuknya. Anda mungkin mendapati menarik untuk mengetahui bahawa terdapat dua keluarga bulatan lain yang boleh dilukis pada permukaan torus, dan kedua-duanya melalui lubang di tengah dan sekitar kontur. Inilah yang dipanggil.
Dan walaupun orbit satelit, secara tegasnya, elips, bukan bulatan, pembinaan yang sama digunakan dalam kes Starlink. Buruj 4500 satelit pada beberapa satah orbit, semuanya pada sudut yang sama, membentuk lapisan yang bergerak secara berterusan di atas permukaan Bumi. Lapisan yang menghadap ke utara di atas titik latitud tertentu berpusing dan bergerak kembali ke selatan. Untuk mengelakkan perlanggaran, orbit akan memanjang sedikit, supaya lapisan bergerak ke utara akan beberapa kilometer lebih tinggi (atau lebih rendah) daripada yang bergerak ke selatan. Bersama-sama, kedua-dua lapisan ini membentuk torus berbentuk ditiup, seperti yang ditunjukkan di bawah dalam rajah yang sangat dibesar-besarkan.
Biar saya ingatkan anda bahawa dalam torus ini, komunikasi dijalankan antara satelit berjiran. Secara umum, tiada sambungan langsung dan jangka panjang antara satelit dalam lapisan yang berbeza, kerana kadar penumpuan untuk bimbingan laser terlalu tinggi. Trajektori penghantaran data antara lapisan, seterusnya, melepasi di atas atau di bawah torus.
Sebanyak 30 satelit akan ditempatkan di 000 tori bersarang jauh di belakang orbit ISS! Rajah ini menunjukkan bagaimana semua lapisan ini dibungkus, tanpa kesipian yang berlebihan.
Dan akhirnya, anda harus memikirkan tentang ketinggian penerbangan yang optimum. Terdapat dilema: altitud rendah, yang memberikan lebih banyak daya dengan saiz rasuk yang lebih kecil, atau altitud tinggi, yang membolehkan anda menutupi seluruh planet dengan lebih sedikit satelit? Dari masa ke masa, laporan kepada FCC daripada SpaceX telah bercakap tentang altitud yang semakin rendah apabila Starship bertambah baik untuk membolehkan penggunaan lebih pantas bagi buruj yang lebih besar.
Ketinggian rendah juga mempunyai faedah lain, termasuk pengurangan risiko kesan serpihan angkasa atau kesan negatif kegagalan peralatan. Disebabkan peningkatan seretan atmosfera, satelit Starlink terendah (330 km) akan terbakar dalam masa beberapa minggu selepas kehilangan kawalan sikap. Sesungguhnya, 300 km adalah ketinggian di mana satelit hampir tidak pernah terbang, dan mengekalkan ketinggian akan memerlukan enjin roket elektrik Krypton terbina dalam, serta reka bentuk yang diperkemas. Secara teorinya, satelit dengan bentuk yang agak runcing, dikuasakan oleh enjin roket elektrik, boleh mengekalkan ketinggian yang stabil 160 km, tetapi SpaceX tidak mungkin melancarkan satelit begitu rendah, kerana masih terdapat beberapa helah untuk meningkatkan daya pengeluaran.
Had fizik asas
Nampaknya tidak mungkin harga penggunaan satelit akan turun jauh di bawah $35, walaupun pembuatan maju dan automatik sepenuhnya, dan kapal Starship boleh diguna semula sepenuhnya, dan masih belum diketahui sepenuhnya sekatan yang akan dikenakan oleh fizik ke atas satelit. Analisis di atas menganggap daya pemprosesan puncak 80 Gb/s. (jika dibundarkan kepada 100 rasuk, setiap satunya mampu menghantar 100 Mb / s).
Had lebar jalur saluran ditetapkan kepada
Adakah 100 sinar praktikal? Masalah ini mempunyai dua aspek: lebar pancaran dan ketumpatan elemen tatasusunan berperingkat. Lebar pancaran ditentukan oleh panjang gelombang dibahagikan dengan diameter antena. Antena tatasusunan berfasa digital masih merupakan teknologi khusus, tetapi dimensi maksimum yang boleh digunakan ditentukan oleh lebar
Sebanyak 2500 saluran, setiap satunya menyokong 58 Gb / s, adalah sejumlah besar maklumat - jika kira-kira, maka 145 Tb / s. Sebagai perbandingan, semua trafik Internet pada tahun 2020
Untuk satelit dalam orbit 330 km, pancaran 0,01 radian meliputi kawasan seluas 10 kilometer persegi. Di kawasan berpenduduk padat terutamanya seperti Manhattan, sehingga 300 orang tinggal di kawasan ini. Bagaimana jika mereka semua duduk menonton Netflix (kualiti HD 000 Mbps) pada masa yang sama? Jumlah permintaan data ialah 7 GB/s, iaitu kira-kira 2000 kali had keras semasa yang dikenakan oleh FPGA keluaran bersiri. Terdapat dua jalan keluar dari situasi ini, yang mana hanya satu yang mungkin secara fizikal.
Yang pertama ialah meletakkan lebih banyak satelit ke orbit, supaya pada bila-bila masa lebih daripada 35 keping tergantung di kawasan permintaan yang meningkat. Jika kita sekali lagi mengambil 1 steradian untuk kawasan langit yang boleh dialamatkan yang munasabah dan purata ketinggian orbital 400 km, kita mendapat ketumpatan buruj 0,0002/km persegi, atau 100 secara keseluruhan - jika ia diagihkan sama rata ke seluruh permukaan dunia. Ingat bahawa orbit pilihan SpaceX secara mendadak meningkatkan liputan ke atas kawasan berpenduduk padat dalam 000-20 darjah lintang utara, dan kini bilangan 40 satelit kelihatan ajaib.
Idea kedua adalah lebih keren, tetapi, malangnya, tidak dapat direalisasikan. Ingat bahawa lebar pancaran ditentukan oleh lebar tatasusunan antena berperingkat. Bagaimana jika banyak susunan pada beberapa satelit menggabungkan kuasa, menghasilkan rasuk yang lebih sempit - sama seperti teleskop radio yang sama
Ternyata pemisahan saluran mengikut pemisahan sudut-kerana satelit dijarakkan merentasi langit-menyediakan peningkatan yang mencukupi dalam pemprosesan tanpa melanggar undang-undang fizik.
Permohonan
Apakah profil pelanggan Starlink? Secara lalai, ini ialah ratusan juta pengguna yang mempunyai antena sebesar kotak piza di atas bumbung mereka, tetapi terdapat sumber pendapatan tinggi yang lain.
Di kawasan terpencil dan luar bandar, stesen darat tidak memerlukan antena tatasusunan berperingkat untuk memaksimumkan lebar pancaran, jadi peralatan pengguna yang lebih kecil boleh digunakan, daripada penjejak aset IoT kepada telefon satelit poket, suar kecemasan atau instrumen penjejakan haiwan saintifik.
Dalam persekitaran bandar yang padat, Starlink akan menyediakan backhaul utama dan sandaran untuk rangkaian selular. Setiap menara sel boleh mempunyai stesen bumi berprestasi tinggi di atas, tetapi menggunakan bekalan kuasa tanah untuk penguatan dan penghantaran sepanjang batu terakhir.
Dan akhirnya, walaupun di kawasan sesak semasa pelancaran awal, terdapat kemungkinan untuk menggunakan satelit orbit rendah dengan kelewatan yang sangat minimum. Syarikat kewangan sendiri meletakkan banyak wang ke dalam tangan anda - hanya sedikit lebih cepat untuk mendapatkan data penting dari seluruh dunia. Dan walaupun data melalui Starlink akan mempunyai laluan yang lebih panjang daripada biasa - melalui ruang angkasa - kelajuan perambatan cahaya dalam vakum adalah 50% lebih tinggi daripada kaca kuarza, dan ini lebih daripada membayar perbezaan apabila menghantar pada jarak yang lebih jauh.
Akibat negatif
Bahagian terakhir dikhaskan untuk akibat negatif. Tujuan artikel itu adalah untuk menyingkirkan anda daripada salah tanggapan tentang projek itu, dan kemungkinan akibat negatif pertikaian yang paling banyak menyebabkannya. Saya akan memberikan beberapa maklumat, mengelak daripada tafsiran yang tidak perlu. Saya masih bukan peramal, dan saya juga tidak mempunyai orang dalam dari SpaceX.
Yang paling, pada pendapat saya, akibat yang paling serius ialah peningkatan akses ke Internet. Walaupun di kampung halaman saya di Pasadena, bandar yang sibuk dan kaya dengan teknologi dengan populasi lebih sejuta, rumah kepada beberapa balai cerap, universiti bertaraf dunia dan kemudahan terbesar NASA, pilihan adalah terhad apabila ia berkaitan dengan perkhidmatan internet. Di seluruh AS dan seluruh dunia, Internet telah menjadi perkhidmatan utiliti mencari sewa, dengan ISP hanya memerah $50 juta mereka sebulan dalam persekitaran yang selesa dan tidak kompetitif. Mungkin, apa-apa perkhidmatan yang dibekalkan kepada pangsapuri dan bangunan kediaman adalah pangsapuri komunal, tetapi kualiti perkhidmatan Internet adalah kurang sekata berbanding air, elektrik atau gas.
Masalah dengan status quo ialah, tidak seperti air, elektrik atau gas, Internet masih muda dan berkembang pesat. Kami sentiasa mencari kegunaan baharu untuknya. Yang paling revolusioner masih belum dibuka, tetapi rancangan pakej menyekat kemungkinan persaingan dan inovasi. Berbilion orang tertinggal
Starlink, sebaliknya, terus mengedarkan Internet dari langit, melanggar model ini. Saya belum mengetahui cara lain yang lebih baik untuk menghubungkan berbilion orang ke internet. SpaceX sedang dalam perjalanan untuk menjadi ISP dan berpotensi sebagai syarikat internet yang menyaingi Google dan Facebook. Saya yakin anda tidak memikirkan itu.
Internet satelit adalah pilihan terbaik tidak jelas. SpaceX, dan hanya SpaceX, berada dalam kedudukan untuk mencipta buruj satelit yang luas dengan pantas yang sahaja telah membunuh sedekad untuk memecahkan monopoli kerajaan-tentera dalam melancarkan kapal angkasa. Walaupun jika Iridium menjual telefon bimbit dengan faktor sepuluh, ia masih tidak akan mencapai penggunaan meluas menggunakan pad pelancaran tradisional. Tanpa SpaceX dan model perniagaannya yang unik, kemungkinan besar bahawa internet satelit global tidak akan pernah berlaku.
Pukulan besar kedua akan datang kepada astronomi. Selepas pelancaran 60 satelit Starlink pertama, terdapat gelombang kritikan daripada komuniti astronomi antarabangsa, mengatakan bahawa bilangan satelit yang meningkat berganda akan menyekat akses mereka ke langit malam. Ada pepatah: di kalangan ahli astronomi, dia lebih sejuk yang mempunyai teleskop yang lebih besar. Tanpa keterlaluan, melakukan astronomi dalam era moden adalah tugas yang amat sukar, mengingatkan perjuangan berterusan untuk meningkatkan kualiti analisis terhadap latar belakang pencemaran cahaya yang semakin meningkat dan sumber bunyi lain.
Perkara terakhir yang diperlukan oleh ahli astronomi ialah beribu-ribu satelit terang yang berkelip dalam fokus teleskop. Sesungguhnya, buruj Iridium yang asal terkenal kerana mempunyai "mekar" kerana panel besar yang memantulkan cahaya matahari ke kawasan kecil di Bumi. Ia berlaku bahawa mereka mencapai kecerahan seperempat Bulan dan kadang-kadang secara tidak sengaja merosakkan sensor astronomi sensitif. Ketakutan bahawa Starlink akan menyerang jalur radio yang digunakan dalam astronomi radio juga tidak berasas.
Jika anda memuat turun aplikasi penjejakan satelit, anda boleh melihat berpuluh-puluh satelit terbang di langit pada waktu petang yang cerah. Satelit kelihatan selepas matahari terbenam dan sebelum subuh, tetapi hanya apabila ia diterangi oleh sinaran matahari. Kemudian, pada waktu malam, satelit tidak kelihatan dalam bayang-bayang Bumi. Kecil, sangat jauh, mereka bergerak dengan sangat pantas. Terdapat kemungkinan bahawa mereka akan mengaburkan bintang yang jauh kurang daripada satu milisaat, tetapi saya fikir walaupun mengesan ini adalah satu lagi buasir.
Kebimbangan yang kuat tentang suar langit lahir daripada fakta bahawa lapisan satelit pelancaran pertama telah dibarisi hampir dengan terminator Bumi, i.e. malam demi malam, Eropah - dan ketika itu musim panas - menonton gambar epik satelit yang terbang di langit pada waktu senja. Selanjutnya, simulasi berdasarkan laporan FCC telah menunjukkan bahawa satelit dalam orbit 1150 km akan kelihatan walaupun selepas senja astronomi berlalu. Secara umum, senja melalui tiga peringkat: sivil, maritim dan astronomi, i.e. apabila matahari masing-masing 6, 12 dan 18 darjah di bawah ufuk. Pada penghujung senja astronomi, sinaran matahari berada kira-kira 650 km dari permukaan di zenit, jauh di luar atmosfera dan kebanyakan orbit Bumi rendah. Berdasarkan data daripada
Masalah ketiga ialah serpihan di orbit. DALAM
Satelit dilancarkan ke ketinggian 350 km, kemudian terbang dengan enjin terbina dalam ke orbit yang dimaksudkan. Mana-mana satelit yang mati semasa pelancaran akan terkeluar dari orbit dalam beberapa minggu dan tidak akan bergoyang di tempat lain selama beribu-ribu tahun. Peletakan ini secara strategik melibatkan ujian untuk kemasukan percuma. Selanjutnya, satelit Starlink rata dalam keratan rentas, yang bermaksud bahawa dengan kehilangan kawalan ketinggian, mereka memasuki lapisan atmosfera yang padat.
Beberapa orang tahu bahawa SpaceX telah menjadi perintis dalam angkasawan, mula menggunakan jenis pelekap alternatif dan bukannya squib. Hampir semua pad pelancaran menggunakan squib apabila menggunakan peringkat, satelit, radomes, dll., meningkatkan potensi serpihan. SpaceX juga sengaja menyahorbit peringkat atas, menghalangnya daripada tergantung di angkasa selama-lamanya, supaya ia tidak reput dan hancur dalam persekitaran angkasa yang keras.
Akhir sekali, isu terakhir yang ingin saya nyatakan ialah peluang SpaceX akan menggantikan monopoli Internet sedia ada dengan mencipta sendiri. Dalam nichenya, SpaceX telah pun memonopoli pelancaran. Hanya keinginan kerajaan saingan untuk mendapatkan akses terjamin ke angkasa lepas menghalang roket mahal dan usang, yang sering dipasang oleh kontraktor pertahanan monopoli besar, daripada dibatalkan.
Tidak sukar untuk membayangkan SpaceX melancarkan 2030 satelitnya setahun pada 6000, ditambah dengan beberapa satelit pengintip untuk ukuran yang baik. Satelit SpaceX yang murah dan boleh dipercayai akan menjual "ruang rak" untuk peranti pihak ketiga. Mana-mana universiti yang membina kamera berkemampuan angkasa boleh meletakkannya ke orbit tanpa perlu menanggung kos membina keseluruhan platform angkasa. Dengan akses yang canggih dan tanpa had ke angkasa lepas, Starlink sudah pun dikaitkan dengan satelit, manakala pengeluar sejarah semakin ketinggalan.
Terdapat contoh dalam sejarah syarikat berpandangan jauh yang telah menduduki ceruk yang begitu besar dalam pasaran sehingga nama mereka telah menjadi nama rumah: Hoover, Westinghouse, Kleenex, Google, Frisbee, Xerox, Kodak, Motorola, IBM.
Masalah boleh timbul apabila syarikat perintis terlibat dalam amalan anti-persaingan untuk mengekalkan bahagian pasarannya, walaupun ini sering dibenarkan sejak zaman Presiden Reagan. SpaceX boleh mengekalkan monopoli Starlink dengan memaksa pemaju buruj lain untuk melancarkan satelit pada roket Soviet vintaj. Tindakan serupa diambil
Lebih membimbangkan ialah penempatan SpaceX yang terdiri daripada puluhan ribu satelit orbit rendah boleh direka bentuk sebagai pilihan bersama milik orang ramai. Sebuah syarikat swasta, yang mengejar keuntungan peribadi, merebut pemilikan tetap kedudukan orbit yang dahulunya awam dan tidak diduduki. Dan sementara inovasi SpaceX memungkinkan untuk benar-benar membuat wang dalam ruang hampa, kebanyakan modal intelektual SpaceX dibina dengan berbilion dolar dalam belanjawan penyelidikan.
Di satu pihak, kita memerlukan undang-undang yang akan melindungi cara pelaburan, penyelidikan dan pembangunan swasta. Tanpa perlindungan ini, inovator tidak akan dapat membiayai projek yang bercita-cita tinggi, atau mereka akan memindahkan syarikat mereka ke tempat perlindungan sedemikian diberikan kepada mereka. Walau apa pun, orang ramai menderita kerana keuntungan tidak dijana. Sebaliknya, undang-undang diperlukan yang akan melindungi rakyat, pemilik nominal domain awam termasuk langit, daripada entiti swasta yang mencari sewa yang menggabungkan barangan awam. Dalam dan dengan sendirinya, kedua-duanya tidak benar atau mungkin. Perkembangan SpaceX memberi peluang untuk mencari medium gembira dalam pasaran baharu ini. Kita akan menyedari bahawa ia telah ditemui apabila kita memaksimumkan kekerapan inovasi dan penciptaan kebajikan masyarakat.
Fikiran Akhir
Saya menulis artikel ini sebaik sahaja saya menyiapkan satu lagi -
Orang kaya dan tentera telah menggunakan internet satelit untuk masa yang lama, tetapi Starlink yang ada di mana-mana, generik dan murah adalah mustahil tanpa Starship.
Pelancaran itu telah lama diperkatakan, tetapi Starship, yang agak murah dan oleh itu platform yang menarik, adalah mustahil tanpa Starlink.
Angkasawan berawak telah diperkatakan sejak sekian lama, dan jika anda β
Sumber: www.habr.com