Bài viết này là một phần của loạt bài dành riêng cho .
- Kế hoạch phân phối Internet thông qua hàng chục nghìn vệ tinh của SpaceX là chủ đề chính trên báo chí liên quan đến không gian. Các bài viết về những thành tựu mới nhất được xuất bản hàng tuần. Nếu nói chung sơ đồ rõ ràng và sau khi đọc , một người có động lực tốt (chẳng hạn như bạn thực sự vậy) có thể tìm hiểu rất nhiều chi tiết. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều quan niệm sai lầm liên quan đến công nghệ mới này, ngay cả trong số những nhà quan sát sáng suốt. Không có gì lạ khi thấy các bài báo so sánh Starlink với OneWeb và Kuiper (trong số những người khác) như thể họ đang cạnh tranh bình đẳng. Các tác giả khác, rõ ràng quan tâm đến lợi ích của hành tinh, kêu gọi các mảnh vỡ không gian, luật không gian, các tiêu chuẩn và sự an toàn của thiên văn học. Tôi mong rằng sau khi đọc xong bài viết khá dài này, người đọc sẽ hiểu rõ hơn và có thêm cảm hứng với ý tưởng của Starlink.
bất ngờ chạm tới một hợp âm nhạy cảm trong tâm hồn số ít độc giả của tôi. Trong đó, tôi đã giải thích cách Starship sẽ đưa SpaceX lên vị trí dẫn đầu trong một thời gian dài, đồng thời cung cấp phương tiện để khám phá không gian mới. Hệ lụy là ngành công nghiệp vệ tinh truyền thống không thể theo kịp SpaceX, hãng đang liên tục tăng công suất và giảm chi phí cho dòng tên lửa Falcon, đẩy SpaceX vào thế khó. Một mặt, nó hình thành nên một thị trường có giá trị cao nhất là vài tỷ mỗi năm. Mặt khác, cô ấy lại khơi dậy ham muốn kiếm tiền vô độ - để chế tạo một tên lửa khổng lồ, tuy nhiên, hầu như không có ai để gửi lên sao Hỏa và không có lợi nhuận ngay lập tức được mong đợi.
Giải pháp cho vấn đề ghép nối này là Starlink. Bằng cách lắp ráp và phóng các vệ tinh của riêng mình, SpaceX có thể tạo ra và xác định một thị trường mới để tiếp cận thông tin liên lạc một cách dân chủ và hiệu quả cao trên khắp không gian, tạo ra nguồn vốn để chế tạo tên lửa trước khi nó đánh chìm công ty và tăng giá trị kinh tế của công ty lên hàng nghìn tỷ USD. Đừng đánh giá thấp quy mô tham vọng của Elon. Chỉ có rất nhiều ngành công nghiệp có hàng nghìn tỷ đô la đang lưu hành: năng lượng, vận tải tốc độ cao, truyền thông, CNTT, y tế, nông nghiệp, chính phủ, quốc phòng. Bất chấp những quan niệm sai lầm phổ biến, , и - Việc kinh doanh không khả thi. Elon đã bước vào không gian năng lượng với chiếc Tesla của mình, nhưng chỉ có ngành viễn thông mới cung cấp một thị trường rộng lớn và đáng tin cậy cho các vụ phóng vệ tinh và tên lửa.
Elon Musk lần đầu tiên chú ý đến không gian khi muốn đầu tư miễn phí 80 triệu USD vào sứ mệnh trồng cây trên tàu thăm dò sao Hỏa. Xây dựng một thành phố trên sao Hỏa có thể sẽ tốn kém hơn 100 lần, vì vậy Starlink là canh bạc chính của Musk để cung cấp một lượng lớn tiền tài trợ cần thiết .
Để làm gì?
Tôi đã ấp ủ bài viết này từ lâu nhưng chỉ đến tuần trước tôi mới có được bức tranh hoàn chỉnh. Sau đó, Chủ tịch SpaceX Gwynne Shotwell đã dành cho Rob Baron một cuộc phỏng vấn ấn tượng, sau đó ông đã đưa tin cho CNBC một cách tuyệt vời. Michael Sheetz, và người đã được cống hiến . Cuộc phỏng vấn này cho thấy sự khác biệt rất lớn trong cách tiếp cận liên lạc vệ tinh giữa SpaceX và những công ty khác.
Khái niệm ra đời vào năm 2012, khi SpaceX nhận ra rằng khách hàng của mình - chủ yếu là các nhà cung cấp dịch vụ vệ tinh - có nguồn dự trữ tiền khổng lồ. Các địa điểm phóng đang tăng giá triển khai vệ tinh và bằng cách nào đó đã bỏ lỡ một bước của công việc - sao có thể như vậy được? Elon mơ ước tạo ra một chòm sao vệ tinh cho Internet và không thể cưỡng lại nhiệm vụ gần như bất khả thi, ông đã dừng quá trình này. Phát triển Starlink , nhưng đến cuối bài viết này, bạn, độc giả của tôi, có thể sẽ ngạc nhiên về mức độ thực sự nhỏ của những khó khăn này - xét đến phạm vi của ý tưởng.
Liệu một nhóm lớn như vậy có cần thiết cho Internet không? Và tại sao bây giờ?
Chỉ trong ký ức của tôi, Internet mới biến từ chỗ thuần túy mang tính học thuật thành cơ sở hạ tầng mang tính cách mạng đầu tiên và duy nhất. Đây không phải là chủ đề xứng đáng có một bài viết đầy đủ, nhưng tôi đoán rằng trên toàn cầu, nhu cầu về Internet và thu nhập mà nó tạo ra sẽ tiếp tục tăng khoảng 25% mỗi năm.
Ngày nay, hầu hết tất cả chúng ta đều có được internet từ một số ít công ty độc quyền bị cô lập về mặt địa lý. Tại Hoa Kỳ, AT&T, Time Warner, Comcast và một số công ty nhỏ hơn đã phân chia lãnh thổ để tránh cạnh tranh, tính phí ba giao diện cho các dịch vụ và đắm mình trong tia căm thù gần như phổ biến.
Có lý do chính đáng để các nhà cung cấp không có tính cạnh tranh – ngoài lòng tham tột độ. Xây dựng cơ sở hạ tầng cho Internet – tháp di động vi sóng và cáp quang – là rất, rất tốn kém. Thật dễ dàng để quên đi bản chất tuyệt vời của Internet. Bà tôi lần đầu tiên làm việc trong Thế chiến thứ hai với tư cách là nhân viên điều hành thông tin liên lạc, nhưng sau đó điện báo đã cạnh tranh vai trò chiến lược dẫn đầu với chim bồ câu vận chuyển! Đối với hầu hết chúng ta, siêu xa lộ thông tin là thứ gì đó phù du, vô hình, nhưng các bit truyền qua thế giới vật chất, nơi có biên giới, sông, núi, đại dương, bão, thiên tai và các chướng ngại vật khác. Trở lại năm 1996, khi tuyến cáp quang đầu tiên được lắp đặt dọc đáy đại dương, . Bằng phong cách sắc sảo đặc trưng của mình, anh ấy mô tả một cách sinh động chi phí tuyệt đối và sự phức tạp của việc đặt những đường này, theo đó những “kotegs” chết tiệt khi đó vẫn đang gấp rút chạy đua. Trong hầu hết những năm 2000, rất nhiều dây cáp đã được kéo đến mức chi phí triển khai rất cao.
Có lần tôi làm việc trong phòng thí nghiệm quang học và (nếu còn nhớ) chúng tôi đã phá kỷ lục vào thời điểm đó, mang lại tốc độ truyền đa kênh là 500 Gb/giây. Các giới hạn về điện tử cho phép mỗi sợi được tải tới 0,1% công suất lý thuyết của nó. Mười lăm năm sau, chúng ta đã sẵn sàng vượt quá ngưỡng: nếu việc truyền dữ liệu vượt quá ngưỡng đó, sợi quang sẽ tan chảy và chúng ta đã tiến rất gần đến điều này.
Nhưng chúng ta cần nâng luồng dữ liệu lên trên trái đất tội lỗi - vào không gian, nơi vệ tinh quay quanh “quả bóng” không bị cản trở 30 lần trong 000 năm. Nó có vẻ như là một giải pháp hiển nhiên - vậy tại sao trước đây chưa có ai thực hiện nó?
Chòm vệ tinh Iridium, được Motorola phát triển và triển khai vào đầu những năm 1990 (bạn còn nhớ không?), đã trở thành mạng truyền thông quỹ đạo thấp toàn cầu đầu tiên (như được mô tả hấp dẫn trong ). Vào thời điểm nó được triển khai, khả năng thích hợp để định tuyến các gói dữ liệu nhỏ từ trình theo dõi tài sản hóa ra lại là công dụng duy nhất của nó: điện thoại di động đã trở nên rẻ đến mức điện thoại vệ tinh không bao giờ thành công. Iridium có 66 vệ tinh (cộng với một số vệ tinh dự phòng) quay trên 6 quỹ đạo - mức tối thiểu để bao phủ toàn bộ hành tinh.
Nếu Iridium cần 66 vệ tinh thì tại sao SpaceX lại cần hàng chục nghìn? Làm thế nào mà nó khác biệt đến vậy?
SpaceX bước vào lĩnh vực kinh doanh này từ hướng ngược lại - nó bắt đầu bằng việc phóng tên lửa. Trở thành công ty tiên phong trong lĩnh vực bảo quản bệ phóng và từ đó chiếm được thị trường bệ phóng giá rẻ. Cố gắng trả giá cao hơn họ với mức giá thấp hơn sẽ không mang lại cho bạn nhiều tiền, vì vậy cách duy nhất để kiếm lợi từ sức mạnh dư thừa của họ là trở thành khách hàng của họ. Chi phí phóng vệ tinh của SpaceX - (trên 1 kg) Iridium, và do đó họ có thể thâm nhập vào một thị trường rộng lớn hơn đáng kể.
Phạm vi phủ sóng toàn cầu của Starlink sẽ cung cấp khả năng truy cập Internet chất lượng cao ở mọi nơi trên thế giới. Lần đầu tiên, tính khả dụng của Internet sẽ không phụ thuộc vào khoảng cách của một quốc gia hoặc thành phố với đường cáp quang mà phụ thuộc vào độ trong của bầu trời phía trên. Người dùng trên khắp thế giới sẽ có quyền truy cập vào Internet toàn cầu không bị cản trở bất kể mức độ độc quyền của chính phủ và/hoặc độc quyền bất chính khác nhau của họ. Khả năng phá vỡ các thế độc quyền này của Starlink sẽ xúc tác cho sự thay đổi tích cực trên quy mô đáng kinh ngạc mà cuối cùng sẽ đoàn kết hàng tỷ người trong cộng đồng mạng toàn cầu trong tương lai.
Một đoạn trữ tình lạc đề ngắn: điều này có nghĩa là gì?
Đối với những người lớn lên trong thời đại kết nối khắp nơi ngày nay, Internet giống như không khí chúng ta hít thở. Anh ấy chỉ vậy thôi. Nhưng điều này - nếu chúng ta quên đi sức mạnh đáng kinh ngạc của nó trong việc mang lại sự thay đổi tích cực - thì chúng ta đã ở ngay trung tâm của nó rồi. Với sự trợ giúp của Internet, mọi người có thể buộc các nhà lãnh đạo của mình phải chịu trách nhiệm, giao tiếp với những người khác ở bên kia thế giới, chia sẻ suy nghĩ và phát minh ra điều gì đó mới mẻ. Internet đoàn kết nhân loại. Lịch sử hiện đại hóa là lịch sử phát triển khả năng trao đổi dữ liệu. Đầu tiên - thông qua các bài phát biểu và thơ sử thi. Sau đó - bằng chữ viết, mang lại tiếng nói cho người chết và họ hướng về người sống; việc ghi cho phép dữ liệu được lưu trữ và có thể thực hiện giao tiếp không đồng bộ. Báo in đưa tin tức vào hoạt động sản xuất. Truyền thông điện tử - đã đẩy nhanh việc truyền dữ liệu trên toàn thế giới. Các thiết bị ghi chú cá nhân dần trở nên phức tạp hơn, phát triển từ máy tính xách tay đến điện thoại di động, mỗi thiết bị đều là một máy tính kết nối Internet, được trang bị cảm biến và trở nên tốt hơn trong việc dự đoán nhu cầu hàng ngày của chúng ta.
Một người sử dụng chữ viết và máy tính trong quá trình nhận thức sẽ có cơ hội khắc phục tốt hơn những hạn chế của bộ não chưa phát triển hoàn hảo. Điều tuyệt vời hơn nữa là điện thoại di động vừa là thiết bị lưu trữ mạnh mẽ vừa là cơ chế trao đổi ý tưởng. Trong khi mọi người thường dựa vào lời nói viết nguệch ngoạc trong sổ tay để chia sẻ suy nghĩ của mình thì ngày nay, tiêu chuẩn dành cho sổ ghi chép là chia sẻ những ý tưởng mà mọi người đã nghĩ ra. Sơ đồ truyền thống đã trải qua một sự đảo ngược. Sự tiếp tục hợp lý của quá trình này là một dạng siêu nhận thức tập thể nhất định, thông qua các thiết bị cá nhân, và được kết nối với nhau. Và mặc dù chúng ta có thể vẫn còn hoài niệm về sự kết nối đã mất của chúng ta với thiên nhiên và sự cô độc, điều quan trọng cần nhớ là chỉ có công nghệ và công nghệ mới là nguyên nhân góp phần lớn vào việc giải phóng chúng ta khỏi vòng luẩn quẩn “tự nhiên” của sự thiếu hiểu biết, cái chết sớm (có thể là tránh), bạo lực, đói khát và sâu răng.
Làm thế nào?
Hãy nói về mô hình kinh doanh và kiến trúc của dự án Starlink.
Để Starlink trở thành một doanh nghiệp có lãi, dòng vốn vào phải vượt quá chi phí xây dựng và vận hành. Theo truyền thống, đầu tư vốn bao gồm chi phí trả trước cao hơn, cơ chế tài chính và bảo hiểm chuyên biệt phức tạp để phóng vệ tinh. Một vệ tinh liên lạc địa tĩnh có thể tiêu tốn 500 triệu USD và mất 5 năm để lắp ráp và phóng. Vì vậy, các công ty trong lĩnh vực này đang đồng loạt đóng tàu phản lực hoặc tàu container. Chi phí khổng lồ, dòng tiền chảy vào hầu như không đủ trang trải chi phí tài chính và ngân sách hoạt động tương đối nhỏ. Ngược lại, sự sụp đổ của Iridium ban đầu là Motorola buộc nhà mạng phải trả phí cấp phép tê liệt, khiến doanh nghiệp phá sản chỉ trong vòng vài tháng.
Để thực hiện loại hình kinh doanh này, các công ty vệ tinh truyền thống phải phục vụ khách hàng tư nhân và tính phí tốc độ dữ liệu cao. Các hãng hàng không, tiền đồn xa xôi, tàu thuyền, vùng chiến sự và cơ sở hạ tầng quan trọng phải trả khoảng 5 USD cho mỗi MB, đắt hơn 1 lần so với ADSL truyền thống, bất chấp độ trễ và thông lượng vệ tinh tương đối thấp.
Starlink có kế hoạch cạnh tranh với các nhà cung cấp dịch vụ mặt đất, điều đó có nghĩa là nó sẽ phải cung cấp dữ liệu rẻ hơn và lý tưởng nhất là tính phí ít hơn 1 USD cho mỗi 1 MB. Điều này có thể thực hiện được không? Hoặc, vì điều này là có thể, nên chúng ta nên hỏi: làm sao điều này có thể xảy ra được?
Nguyên liệu đầu tiên cho một món ăn mới là sự ra mắt rẻ tiền. Ngày nay, Falcon bán một bệ phóng nặng 24 tấn với giá khoảng 60 triệu USD, tức là 2500 USD/1 kg. Tuy nhiên, hóa ra lại có nhiều chi phí nội bộ hơn. Các vệ tinh Starlink sẽ được phóng trên các phương tiện phóng có thể tái sử dụng, vì vậy chi phí cận biên của một lần phóng là chi phí cho giai đoạn thứ hai mới (khoảng 4 triệu USD), bộ phận tạo hình (1 triệu) và hỗ trợ mặt đất (~1 triệu USD). Tổng cộng: khoảng 100 nghìn đô la cho mỗi vệ tinh, tức là. rẻ hơn 1000 lần so với việc phóng một vệ tinh liên lạc thông thường.
Tuy nhiên, hầu hết các vệ tinh Starlink sẽ được phóng trên Starship. Thật vậy, sự phát triển của Starlink, như các báo cáo cập nhật cho chương trình của FCC, cung cấp một số kiến trúc bên trong của dự án. Tổng số vệ tinh trong chòm sao này tăng từ 1 lên 584, sau đó lên 2 và cuối cùng là 825. Nếu tin vào sự tích lũy tổng thể thì con số này thậm chí còn cao hơn. Số lượng vệ tinh tối thiểu trong giai đoạn phát triển đầu tiên để dự án có thể khả thi là 7 trên 518 quỹ đạo (tổng cộng 30), trong khi phạm vi bao phủ toàn bộ trong phạm vi 000 độ của đường xích đạo cần 60 quỹ đạo gồm 6 vệ tinh (tổng cộng 360). Đó là 53 lần phóng cho Falcon với chi phí nội bộ chỉ 24 triệu USD. Mặt khác, Starship được thiết kế để phóng tới 60 vệ tinh cùng một lúc với mức giá tương đương. Các vệ tinh Starlink sẽ cần được thay thế 1440 năm một lần, vì vậy 24 vệ tinh sẽ cần 150 lần phóng Starship mỗi năm. Nó sẽ có giá khoảng 400 triệu/năm, tương đương 5 nghìn/vệ tinh. Mỗi vệ tinh phóng lên Falcon nặng 6000 kg; vệ tinh được nâng lên Starship có thể nặng 15 kg và mang theo các thiết bị của bên thứ ba, lớn hơn một chút và vẫn không vượt quá tải trọng cho phép.
Chi phí của vệ tinh bao gồm những gì? Trong số những người anh em của họ, các vệ tinh Starlink có phần khác thường. Chúng được lắp ráp, cất giữ và phóng bằng phẳng và do đó cực kỳ dễ sản xuất hàng loạt. Kinh nghiệm cho thấy chi phí sản xuất phải xấp xỉ bằng chi phí của bệ phóng. Nếu chênh lệch giá lớn có nghĩa là nguồn lực đang được phân bổ không chính xác, vì mức giảm chi phí cận biên toàn diện trong khi giảm chi phí không lớn. Có thực sự có thể trả 100 nghìn đô la cho mỗi vệ tinh cho lô vài trăm vệ tinh đầu tiên không? Nói cách khác, vệ tinh Starlink trong một thiết bị không phức tạp hơn một cái máy phải không?
Để trả lời đầy đủ câu hỏi này, chúng ta cần hiểu tại sao chi phí của một vệ tinh liên lạc quay quanh quỹ đạo lại cao hơn 1000 lần, ngay cả khi nó không phức tạp hơn 1000 lần. Nói một cách khá đơn giản, tại sao phần cứng không gian lại đắt đến vậy? Có nhiều lý do giải thích cho điều này, nhưng lý do thuyết phục nhất trong trường hợp này là: nếu phóng một vệ tinh lên quỹ đạo (trước Falcon) tốn hơn 100 triệu đồng thì nó phải đảm bảo hoạt động trong nhiều năm mới mang lại ít nhất một số lý do. lợi nhuận. Việc đảm bảo độ tin cậy như vậy khi vận hành sản phẩm đầu tiên và duy nhất là một quá trình vất vả và có thể kéo dài hàng năm trời, đòi hỏi sự nỗ lực của hàng trăm người. Cộng thêm chi phí và thật dễ dàng để biện minh cho các quy trình bổ sung khi việc triển khai vốn đã tốn kém.
Starlink phá vỡ mô hình này bằng cách chế tạo hàng trăm vệ tinh, nhanh chóng sửa chữa các sai sót trong thiết kế ban đầu và sử dụng các kỹ thuật sản xuất hàng loạt để kiểm soát chi phí. Cá nhân tôi có thể dễ dàng tưởng tượng ra một dây chuyền lắp ráp Starlink nơi kỹ thuật viên tích hợp thứ gì đó mới vào thiết kế và giữ mọi thứ lại với nhau bằng dây buộc nhựa (tất nhiên là ở cấp độ NASA) trong một hoặc hai giờ, duy trì mức thay thế cần thiết là 16 vệ tinh/ngày. Vệ tinh Starlink bao gồm nhiều bộ phận phức tạp nhưng tôi không hiểu tại sao chi phí của chiếc thứ một nghìn ra khỏi dây chuyền lắp ráp lại không thể hạ xuống còn 20 nghìn. Quả thực, vào tháng XNUMX, Elon đã viết trên Twitter rằng chi phí sản xuất một vệ tinh là đã thấp hơn chi phí phóng .
Hãy lấy trường hợp trung bình và phân tích thời gian hoàn vốn, làm tròn số. Một vệ tinh Starlink tốn 100 nghìn để lắp ráp và phóng, có tuổi thọ 5 năm. Nó sẽ tự trả tiền, và nếu vậy thì bao lâu?
Trong 5 năm nữa, vệ tinh Starlink sẽ bay vòng quanh Trái đất 30 lần. Trên mỗi quỹ đạo kéo dài một tiếng rưỡi này, nó sẽ dành phần lớn thời gian trên đại dương và có lẽ là 000 giây trên một thành phố đông dân cư. Trong khoảng thời gian ngắn ngủi này, anh ta phát sóng dữ liệu, gấp rút kiếm tiền. Giả sử ăng-ten hỗ trợ 100 chùm tia và mỗi chùm truyền 100 Mbps sử dụng loại mã hóa hiện đại , khi đó vệ tinh sẽ tạo ra 1000 USD lợi nhuận trên mỗi quỹ đạo—với giá đăng ký là 1 USD trên 1 GB. Điều này đủ để bù lại chi phí triển khai 100 nghìn trong một tuần và đơn giản hóa đáng kể cơ cấu vốn. 29 lượt còn lại là lợi nhuận trừ đi chi phí cố định.
Số liệu ước tính có thể khác nhau rất nhiều, theo cả hai hướng. Nhưng trong mọi trường hợp, nếu bạn có thể phóng một chùm vệ tinh chất lượng cao lên quỹ đạo thấp với giá 100 - hoặc thậm chí 000 triệu mỗi chiếc - thì đây là một yêu cầu nghiêm túc. Ngay cả với thời gian sử dụng cực kỳ ngắn, vệ tinh Starlink vẫn có khả năng cung cấp 1 PB dữ liệu trong suốt vòng đời của nó - với chi phí khấu hao là 30 USD mỗi GB. Đồng thời, khi truyền đi khoảng cách xa hơn, chi phí biên thực tế không tăng.
Để hiểu tầm quan trọng của mô hình này, hãy so sánh nhanh nó với hai mô hình khác để truyền dữ liệu đến người tiêu dùng: cáp quang truyền thống và chòm sao vệ tinh do một công ty không chuyên phóng vệ tinh cung cấp.
, nối Pháp và Singapore, được đưa vào khai thác từ năm 2005. Băng thông - 1,28 Tb/s, chi phí triển khai - 500 triệu USD. Nếu nó hoạt động với 10% công suất trong 100 năm và chi phí chung lên tới 100% chi phí vốn thì giá chuyển nhượng sẽ là 0,02 USD trên 1 GB. Cáp xuyên Đại Tây Dương ngắn hơn và rẻ hơn một chút, nhưng cáp ngầm chỉ là một thực thể trong một chuỗi dài những người muốn có tiền để mua dữ liệu. Ước tính trung bình cho Starlink hóa ra rẻ hơn 8 lần, đồng thời chúng bao gồm tất cả.
Sao có thể như thế được? Vệ tinh Starlink bao gồm tất cả phần cứng chuyển mạch điện tử phức tạp cần thiết để kết nối cáp quang, nhưng sử dụng chân không thay vì dây mỏng manh, đắt tiền để truyền dữ liệu. Việc truyền tải qua không gian làm giảm số lượng độc quyền ấm cúng và hấp hối, cho phép người dùng giao tiếp thông qua ít phần cứng hơn.
Hãy so sánh với nhà phát triển vệ tinh cạnh tranh OneWeb. OneWeb có kế hoạch tạo ra một chùm gồm 600 vệ tinh và sẽ phóng thông qua các nhà cung cấp thương mại với chi phí khoảng 20 USD/000 kg. Trọng lượng của một vệ tinh là 1 kg, tức là trong điều kiện lý tưởng, việc phóng một tổ máy sẽ xấp xỉ 150 triệu, chi phí phần cứng vệ tinh ước tính khoảng 3 triệu cho mỗi vệ tinh, tức là. đến năm 1, chi phí của toàn tập đoàn sẽ là 2027 tỷ đồng, các thử nghiệm do OneWeb thực hiện cho thấy thông lượng đạt 2,6 Mb/giây. lý tưởng nhất là ở mức cao nhất cho mỗi tia trong số 50 tia. Theo cùng một mô hình mà chúng tôi đã sử dụng để tính chi phí của Starlink, chúng tôi nhận được: mỗi vệ tinh OneWeb tạo ra 16 USD trên mỗi quỹ đạo và chỉ trong 80 năm sẽ mang lại 5 triệu USD - hầu như không đủ trang trải chi phí phóng, nếu bạn cũng tính cả việc truyền dữ liệu đến các vùng xa xôi . Tổng cộng chúng tôi nhận được 2,4 USD cho mỗi 1,70 GB.
Gwynne Shotwell gần đây đã được trích dẫn nói rằng , ngụ ý mức giá cạnh tranh là 0,10 USD trên 1 GB. Và đây vẫn là cấu hình ban đầu của Starlink: với quá trình sản xuất kém tối ưu hơn, khởi động trên Falcon và những hạn chế trong việc truyền dữ liệu - và chỉ với phạm vi phủ sóng của miền bắc Hoa Kỳ. Hóa ra SpaceX có một lợi thế không thể phủ nhận: ngày nay họ có thể phóng một vệ tinh phù hợp hơn nhiều với mức giá (trên mỗi đơn vị) thấp hơn 15 lần so với đối thủ cạnh tranh. Starship sẽ tăng vị trí dẫn đầu lên gấp 100 lần, nếu không muốn nói là hơn, vì vậy không khó để tưởng tượng SpaceX phóng 2027 vệ tinh vào năm 30 với chi phí chưa đến 000 tỷ USD, phần lớn trong số đó sẽ được cung cấp từ ví riêng của mình.
Tôi chắc chắn rằng có nhiều phân tích lạc quan hơn về OneWeb và các nhà phát triển chòm sao vệ tinh đang phát triển khác, nhưng tôi vẫn chưa biết mọi thứ hoạt động như thế nào đối với họ.
Gần đây Morgan Stanley rằng các vệ tinh Starlink sẽ tốn 1 triệu cho việc lắp ráp và 830 nghìn cho việc phóng. . Điều thú vị là các con số này tương tự với ước tính của chúng tôi về chi phí của OneWeb và cao hơn khoảng 10 lần so với ước tính ban đầu của Starlink. Sử dụng Starship và sản xuất vệ tinh thương mại có thể giảm chi phí triển khai vệ tinh xuống khoảng 35K/chiếc. Và đây là một con số thấp đáng kinh ngạc.
Điểm cuối cùng còn lại là so sánh lợi nhuận trên 1 Watt năng lượng mặt trời tạo ra cho Starlink. Theo các bức ảnh trên trang web của họ, mảng năng lượng mặt trời của mỗi vệ tinh có diện tích khoảng 60 mét vuông, tức là. trung bình tạo ra khoảng 3 kW hoặc 4,5 kWh mỗi vòng quay. Theo ước tính sơ bộ, mỗi quỹ đạo sẽ tạo ra 1000 USD và mỗi vệ tinh sẽ tạo ra khoảng 220 USD mỗi kWh. Con số này gấp 10 lần chi phí bán buôn năng lượng mặt trời, điều này một lần nữa khẳng định: . Và việc điều chỉnh vi sóng để truyền dữ liệu là một chi phí gia tăng cắt cổ.
kiến trúc
Trong phần trước, tôi đã giới thiệu khá đại khái về một phần không hề tầm thường của kiến trúc Starlink - cách nó hoạt động với mật độ dân số cực kỳ không đồng đều trên hành tinh. Vệ tinh Starlink phát ra các chùm tia tập trung tạo ra các điểm trên bề mặt hành tinh. Người đăng ký trong một điểm chia sẻ một băng thông. Kích thước của điểm được xác định bởi vật lý cơ bản: ban đầu chiều rộng của nó là (chiều cao vệ tinh x chiều dài vi sóng / đường kính ăng-ten), đối với vệ tinh Starlink, tốt nhất là vài km.
Ở hầu hết các thành phố, mật độ dân số xấp xỉ 1000 người/km100, mặc dù ở một số nơi, mật độ này cao hơn. Ở một số khu vực ở Tokyo hoặc Manhattan có thể có hơn 000 người mỗi chỗ. May mắn thay, bất kỳ thành phố đông dân nào như vậy đều có thị trường Internet băng thông rộng trong nước cạnh tranh, chưa kể mạng điện thoại di động phát triển cao. Tuy nhiên, dù có thể như vậy, nếu tại bất kỳ thời điểm nào có nhiều vệ tinh của cùng một chòm sao trên thành phố thì thông lượng có thể tăng lên nhờ sự đa dạng về không gian của ăng-ten cũng như sự phân bổ tần số. Nói cách khác, hàng chục vệ tinh có thể tập trung chùm tia mạnh nhất vào một điểm và người dùng trong khu vực đó sẽ sử dụng thiết bị đầu cuối mặt đất để phân phối yêu cầu giữa các vệ tinh.
Nếu ở giai đoạn đầu, thị trường phù hợp nhất để bán dịch vụ là vùng sâu vùng xa, nông thôn hoặc ngoại ô, thì nguồn vốn cho những lần ra mắt tiếp theo sẽ đến từ những dịch vụ tốt hơn cho các thành phố đông dân cư. Kịch bản này hoàn toàn trái ngược với mô hình mở rộng thị trường tiêu chuẩn, trong đó các dịch vụ cạnh tranh nhắm vào các thành phố chắc chắn phải chịu lợi nhuận giảm sút khi họ cố gắng mở rộng sang các khu vực nghèo hơn và ít dân cư hơn.
Vài năm trước, khi tôi thực hiện các phép tính, .
Tôi lấy dữ liệu từ hình ảnh này và tạo 3 biểu đồ bên dưới. Phần đầu tiên cho thấy tần suất diện tích trái đất theo mật độ dân số. Điều thú vị nhất là hầu hết Trái đất hoàn toàn không có người sinh sống, trong khi thực tế không có khu vực nào có hơn 100 người trên mỗi km vuông.
Biểu đồ thứ hai cho thấy tần suất người dân theo mật độ dân số. Và mặc dù hầu hết hành tinh không có người ở, nhưng phần lớn người dân sống ở những khu vực có mật độ 100–1000 người trên mỗi km vuông. Bản chất mở rộng của đỉnh này (lớn hơn một bậc) phản ánh tính chất hai phương thức trong các mô hình đô thị hóa. 100 người/km1000. là vùng nông thôn dân cư tương đối thưa thớt, chỉ số 10 người/km000. đã là đặc trưng của vùng ngoại ô. Trung tâm thành phố dễ dàng cho thấy 25 người/km000, nhưng dân số của Manhattan là XNUMX người/kmXNUMX.
Biểu đồ thứ ba thể hiện mật độ dân số theo vĩ độ. Có thể thấy hầu hết người dân đều tập trung ở vùng vĩ độ từ 20 đến 40 độ Bắc. Nhìn chung, đây là những gì đã xảy ra về mặt địa lý và lịch sử, vì một phần lớn của bán cầu nam bị đại dương chiếm giữ. Chưa hết, mật độ dân số như vậy là một thách thức khó khăn đối với các kiến trúc sư của nhóm, bởi vì... Vệ tinh dành một lượng thời gian bằng nhau ở cả hai bán cầu. Hơn nữa, một vệ tinh quay quanh Trái đất ở một góc, chẳng hạn như 50 độ, sẽ dành nhiều thời gian hơn để đến gần các ranh giới vĩ độ đã chỉ định. Đây là lý do tại sao Starlink chỉ yêu cầu 6 quỹ đạo để phục vụ miền bắc Hoa Kỳ, so với 24 quỹ đạo để bao phủ đường xích đạo.
Thật vậy, nếu bạn kết hợp biểu đồ mật độ dân số với biểu đồ mật độ chòm sao vệ tinh thì việc lựa chọn quỹ đạo sẽ trở nên rõ ràng. Mỗi biểu đồ thanh đại diện cho một trong bốn hồ sơ FCC của SpaceX. Cá nhân tôi, có vẻ như mỗi báo cáo mới giống như một sự bổ sung cho báo cáo trước, nhưng trong mọi trường hợp, không khó để thấy các vệ tinh bổ sung sẽ tăng công suất như thế nào trên các khu vực tương ứng ở bán cầu bắc. Ngược lại, công suất chưa được sử dụng đáng kể vẫn còn ở Nam bán cầu - hãy vui mừng đi Úc!
Điều gì xảy ra với dữ liệu người dùng khi nó đến được vệ tinh? Ở phiên bản gốc, vệ tinh Starlink ngay lập tức truyền chúng trở lại trạm mặt đất chuyên dụng gần khu vực dịch vụ. Cấu hình này được gọi là "rơle trực tiếp". Trong tương lai, các vệ tinh Starlink sẽ có thể liên lạc với nhau bằng tia laser. Trao đổi dữ liệu sẽ đạt đỉnh điểm ở các thành phố đông dân, nhưng dữ liệu có thể được phân phối qua mạng lưới laser hai chiều. Trong thực tế, điều này có nghĩa là có cơ hội lớn cho mạng truyền dẫn bí mật trong mạng vệ tinh, nghĩa là dữ liệu người dùng có thể được "truyền lại Trái đất" tại bất kỳ vị trí phù hợp nào. Trong thực tế, đối với tôi, có vẻ như các trạm mặt đất của SpaceX sẽ được kết hợp với các thành phố bên ngoài.
Hóa ra việc liên lạc giữa các vệ tinh với nhau không phải là một nhiệm vụ tầm thường trừ khi các vệ tinh di chuyển cùng nhau. Các báo cáo gần đây nhất gửi cho FCC báo cáo có 11 chòm sao quỹ đạo riêng biệt của các vệ tinh. Trong một nhóm nhất định, các vệ tinh di chuyển ở cùng độ cao, cùng góc và độ lệch tâm bằng nhau, điều đó có nghĩa là tia laser có thể tìm thấy các vệ tinh ở gần một cách tương đối dễ dàng. Nhưng tốc độ đóng cửa giữa các nhóm được đo bằng km/giây, do đó, việc liên lạc giữa các nhóm, nếu có thể, phải được thực hiện thông qua các liên kết vi sóng ngắn, có thể điều khiển nhanh chóng.
Cấu trúc liên kết nhóm quỹ đạo giống như lý thuyết sóng-hạt của ánh sáng và không áp dụng cụ thể cho ví dụ của chúng tôi, nhưng tôi nghĩ nó hay nên tôi đã đưa nó vào bài viết. Nếu bạn không quan tâm đến phần này, hãy chuyển thẳng đến phần “Giới hạn của Vật lý Cơ bản”.
Hình xuyến—hay hình bánh rán—là một đối tượng toán học được xác định bởi hai bán kính. Việc vẽ các vòng tròn trên bề mặt hình xuyến khá đơn giản: song song hoặc vuông góc với hình dạng của nó. Bạn có thể thấy thú vị khi phát hiện ra rằng có hai họ đường tròn khác có thể vẽ được trên bề mặt của hình xuyến, cả hai đều đi qua một lỗ ở tâm và xung quanh đường viền. Đây là cái gọi là và tôi đã sử dụng thiết kế này khi thiết kế hình xuyến cho cuộn dây Burning Man Tesla vào năm 2015.
Và mặc dù quỹ đạo vệ tinh nói đúng ra là hình elip chứ không phải hình tròn, nhưng thiết kế tương tự cũng áp dụng cho Starlink. Một chòm sao gồm 4500 vệ tinh trên nhiều mặt phẳng quỹ đạo, tất cả đều ở cùng một góc, tạo thành một đội hình chuyển động liên tục trên bề mặt Trái đất. Đội hình hướng về phía bắc trên một điểm vĩ độ nhất định sẽ quay lại và di chuyển trở lại phía nam. Để tránh va chạm, các quỹ đạo sẽ hơi dài ra, do đó lớp chuyển động về phía bắc sẽ ở phía trên (hoặc bên dưới) lớp chuyển động về phía nam vài km. Cùng với nhau, cả hai lớp này tạo thành một hình xuyến thổi phồng, như được hiển thị bên dưới trong sơ đồ được phóng đại cao độ.
Hãy để tôi nhắc bạn rằng trong hình xuyến này, việc liên lạc được thực hiện giữa các vệ tinh lân cận. Nói chung, không có kết nối trực tiếp và liên tục giữa các vệ tinh ở các lớp khác nhau, do tốc độ đóng của dẫn đường bằng laser quá cao. Đường truyền dữ liệu giữa các lớp lần lượt đi qua phía trên hoặc phía dưới hình xuyến.
Tổng cộng có 30 vệ tinh sẽ được đặt trong 000 hình xuyến lồng nhau, cách xa quỹ đạo ISS! Sơ đồ này cho thấy tất cả các lớp này được đóng gói như thế nào mà không có độ lệch tâm quá mức.
Cuối cùng, bạn nên nghĩ đến độ cao bay tối ưu. Có một vấn đề nan giải: độ cao thấp, mang lại thông lượng lớn hơn với kích thước chùm tia nhỏ hơn, hay độ cao cao, cho phép bạn bao phủ toàn bộ hành tinh với ít vệ tinh hơn? Theo thời gian, các báo cáo gửi tới FCC từ SpaceX nói về độ cao ngày càng thấp hơn, bởi vì khi Starship được cải thiện, nó có thể nhanh chóng triển khai các chòm sao lớn hơn.
Độ cao thấp còn có những lợi ích khác, bao gồm giảm nguy cơ va chạm với các mảnh vụn không gian hoặc hậu quả tiêu cực do hỏng hóc thiết bị. Do lực cản của khí quyển tăng lên, các vệ tinh Starlink ở độ cao thấp hơn (330 km) sẽ bốc cháy trong vòng vài tuần sau khi mất kiểm soát thái độ. Quả thực, 300 km là độ cao mà các vệ tinh khó bay được, và việc duy trì độ cao này sẽ cần đến động cơ tên lửa điện Krypton tích hợp cũng như thiết kế tinh gọn. Về mặt lý thuyết, một vệ tinh khá nhọn chạy bằng động cơ tên lửa điện có thể duy trì ổn định độ cao 160 km, nhưng SpaceX khó có thể phóng vệ tinh ở độ cao thấp như vậy, vì họ còn có thêm một số thủ thuật để tăng công suất.
Hạn chế của Vật lý cơ bản
Có vẻ như chi phí lưu trữ một vệ tinh sẽ không bao giờ giảm xuống dưới 35 nghìn, ngay cả khi quá trình sản xuất được tiến bộ và hoàn toàn tự động, đồng thời các tàu Starship hoàn toàn có thể tái sử dụng và vẫn chưa biết đầy đủ những hạn chế vật lý sẽ áp đặt lên vệ tinh. . Phân tích trên giả định thông lượng tối đa là 80 Gbps. (nếu bạn làm tròn tối đa 100 chùm, mỗi chùm có khả năng truyền 100 Mbps).
Giới hạn dung lượng kênh tối đa được đặt thành và được đưa ra trong số liệu thống kê băng thông (1+SNR). Băng thông thường bị hạn chế , trong khi SNR là năng lượng khả dụng của vệ tinh, nhiễu nền và nhiễu trên kênh do . Một trở ngại đáng chú ý khác là tốc độ xử lý. Các FPGA Xilinx Ultrascale+ mới nhất có , điều này tốt với những hạn chế hiện tại về năng lực thông tin của kênh nếu không phát triển ASIC tùy chỉnh. Nhưng thậm chí sau đó là 58 Gb/giây. sẽ yêu cầu phân bổ tần số ấn tượng, rất có thể ở dải tần Ka hoặc V. V (40–75 GHz) có chu kỳ dễ tiếp cận hơn nhưng dễ bị khí quyển hấp thụ hơn, đặc biệt là ở những khu vực ẩm ướt.
100 dầm có thực tế không? Có hai khía cạnh của vấn đề này: độ rộng chùm tia và mật độ phần tử mảng pha. Độ rộng chùm tia được xác định bằng bước sóng chia cho đường kính ăng-ten. Ăng-ten mảng pha kỹ thuật số vẫn là một công nghệ chuyên dụng nhưng kích thước hữu ích tối đa được xác định bởi chiều rộng (khoảng 1m) và việc sử dụng liên lạc tần số vô tuyến sẽ tốn kém hơn. Độ rộng sóng trong dải Ka là khoảng 1 cm, trong khi độ rộng chùm tia phải là 0,01 radian - với độ rộng phổ ở mức 50% biên độ. Giả sử góc đặc của chùm tia là 1 steradian (tương tự như phạm vi bao phủ của ống kính máy ảnh 50mm), thì 2500 chùm tia riêng lẻ sẽ đủ trong khu vực này. Tính tuyến tính ngụ ý rằng 2500 chùm tia sẽ cần tối thiểu 2500 phần tử ăng ten trong mảng, về nguyên tắc là có thể, mặc dù khó đạt được. Và tất cả điều này sẽ trở nên rất nóng!
Có tới 2500 kênh, mỗi kênh hỗ trợ 58 Gb/s, là một lượng thông tin khổng lồ - nói một cách đại khái là 145 Tb/s. Để so sánh, tất cả lưu lượng truy cập Internet vào năm 2020 . Tin vui cho những người lo ngại về băng thông thấp của Internet vệ tinh. Nếu một chùm 30 vệ tinh đi vào hoạt động vào năm 000, lưu lượng truy cập Internet toàn cầu sẽ có khả năng lên tới 2026 Tb/giây. Nếu một nửa công suất này được phân phối bởi ~800 vệ tinh trên các khu vực đông dân cư vào bất kỳ thời điểm nào thì thông lượng tối đa trên mỗi vệ tinh sẽ vào khoảng 500 Gbps, cao hơn 800 lần so với các tính toán cơ bản ban đầu của chúng tôi, tức là. dòng vốn tài chính có khả năng tăng gấp 10 lần.
Đối với một vệ tinh có quỹ đạo 330 km, chùm tia 0,01 radian bao phủ diện tích 10 km vuông. Ở những khu vực đặc biệt đông dân cư như Manhattan, có tới 300 người sinh sống ở khu vực này. Điều gì sẽ xảy ra nếu tất cả họ bắt đầu xem Netflix cùng một lúc (000 Mbps ở chất lượng HD)? Tổng yêu cầu dữ liệu sẽ là 7 GB/giây, gấp khoảng 2000 lần giới hạn nghiêm ngặt hiện tại được áp đặt bởi giao diện nối tiếp FPGA. Có hai cách để thoát khỏi tình huống này, trong đó chỉ có một cách là khả thi về mặt vật lý.
Đầu tiên là đưa thêm nhiều vệ tinh vào quỹ đạo để tại bất kỳ thời điểm nào cũng có hơn 35 vệ tinh treo trên các khu vực có nhu cầu cao. Nếu chúng ta lấy lại 1 steradian cho một khu vực có thể định vị được trên bầu trời và độ cao quỹ đạo trung bình là 400 km, thì chúng ta sẽ có mật độ nhóm là 0,0002 / km vuông, hoặc tổng cộng là 100 - nếu chúng được phân bố đều trên toàn bộ bề mặt của địa cầu. Hãy nhớ rằng các quỹ đạo được lựa chọn của SpaceX đã tăng đáng kể phạm vi phủ sóng trên các khu vực đông dân cư trong phạm vi 000-20 độ vĩ bắc, và hiện tại con số 40 vệ tinh dường như thật kỳ diệu.
Ý tưởng thứ hai hay hơn nhiều, nhưng thật đáng buồn là không thể thực hiện được. Hãy nhớ lại rằng độ rộng chùm tia được xác định bởi độ rộng của ăng ten mảng pha. Điều gì sẽ xảy ra nếu nhiều mảng trên nhiều vệ tinh kết hợp sức mạnh để tạo ra chùm tia hẹp hơn - giống như kính viễn vọng vô tuyến như thế này (hệ thống anten rất lớn)? Phương pháp này có một điểm phức tạp: cơ sở giữa các vệ tinh sẽ cần được tính toán cẩn thận—với độ chính xác dưới milimet—để ổn định pha của chùm tia. Và ngay cả nếu điều này có thể xảy ra thì chùm tia thu được khó có thể chứa các búp bên do mật độ chòm sao vệ tinh trên bầu trời thấp. Trên mặt đất, độ rộng chùm tia sẽ thu hẹp đến vài mm (đủ để theo dõi ăng-ten điện thoại di động), nhưng sẽ có hàng triệu tia do hiệu ứng trung gian yếu. Cảm ơn .
Hóa ra việc phân tách kênh bằng tính đa dạng góc—xét cho cùng, các vệ tinh được đặt cách nhau trên bầu trời—mang lại những cải thiện đầy đủ về thông lượng mà không vi phạm các định luật vật lý.
ứng dụng
Hồ sơ khách hàng Starlink là gì? Theo mặc định, đây là hàng trăm triệu người dùng có ăng-ten cỡ hộp bánh pizza trên mái nhà của họ, nhưng vẫn có những nguồn thu nhập cao khác.
Ở những vùng nông thôn và vùng sâu vùng xa, các trạm mặt đất không cần ăng-ten mảng pha để tối đa hóa băng thông, do đó có thể sử dụng các thiết bị thuê bao nhỏ hơn, từ thiết bị theo dõi tài sản IoT đến điện thoại vệ tinh cầm tay, đèn hiệu khẩn cấp hoặc dụng cụ khoa học để theo dõi động vật.
Trong môi trường đô thị đông đúc, Starlink sẽ cung cấp đường truyền chính và dự phòng cho mạng di động. Mỗi tháp di động có thể có một trạm mặt đất hiệu suất cao trên đỉnh, nhưng sử dụng nguồn điện trên mặt đất để khuếch đại và truyền tải ở chặng cuối.
Cuối cùng, ngay cả ở những khu vực tắc nghẽn trong quá trình triển khai ban đầu, vẫn có thể áp dụng cho các vệ tinh có quỹ đạo thấp với độ trễ đặc biệt thấp. Bản thân các công ty tài chính đã đặt rất nhiều tiền vào tay bạn - chỉ để có được dữ liệu quan trọng từ mọi nơi trên thế giới nhanh hơn ít nhất một chút. Và mặc dù dữ liệu qua Starlink có hành trình dài hơn bình thường—xuyên không gian—tốc độ truyền ánh sáng trong chân không vẫn cao hơn 50% so với trong thủy tinh thạch anh và điều này bù đắp cho sự khác biệt khi truyền qua khoảng cách xa hơn.
Những hậu quả tiêu cực
Phần cuối cùng đề cập đến những hậu quả tiêu cực. Mục đích của bài viết là giúp bạn loại bỏ mọi quan niệm sai lầm về dự án và những hậu quả tiêu cực tiềm ẩn của tranh cãi là điều đáng lo ngại nhất. Tôi sẽ cung cấp một số thông tin, tránh những giải thích không cần thiết. Tôi vẫn không phải là người thấu thị và tôi không có bất kỳ người trong cuộc nào từ SpaceX.
Theo tôi, hậu quả nghiêm trọng nhất đến từ việc tăng cường truy cập Internet. Ngay cả ở quê hương Pasadena của tôi, một thành phố sôi động và am hiểu công nghệ với hơn một triệu dân, nơi có nhiều đài quan sát, một trường đại học đẳng cấp thế giới và một cơ sở lớn của NASA, các lựa chọn về dịch vụ Internet vẫn bị hạn chế. Trên khắp nước Mỹ và phần còn lại của thế giới, Internet đã trở thành một dịch vụ công tìm kiếm tiền thuê, trong đó các ISP chỉ cố gắng kiếm 50 triệu USD mỗi tháng trong một môi trường ấm cúng, không cạnh tranh. Có lẽ, bất kỳ dịch vụ nào cung cấp cho các căn hộ và tòa nhà dân cư đều là dịch vụ chung, nhưng chất lượng dịch vụ Internet không bằng nước, điện hoặc gas.
Vấn đề với hiện trạng là, không giống như nước, điện hay gas, Internet vẫn còn non trẻ và đang phát triển nhanh chóng. Chúng tôi liên tục tìm ra những cách sử dụng mới cho nó. Những điều mang tính cách mạng nhất vẫn chưa được khám phá, nhưng các kế hoạch trọn gói đã hạn chế khả năng cạnh tranh và đổi mới. Hàng tỷ người bị bỏ lại phía sau do hoàn cảnh xuất thân, hoặc do đất nước của họ ở quá xa tuyến cáp ngầm xuyên biển. Internet vẫn được cung cấp đến các khu vực rộng lớn trên hành tinh bằng các vệ tinh địa tĩnh, với mức giá quá cao.
Starlink, công ty liên tục phân phối Internet từ trên trời, đã vi phạm mô hình này. Tôi vẫn chưa biết cách nào tốt hơn để kết nối hàng tỷ người với Internet. SpaceX đang trên đà trở thành nhà cung cấp dịch vụ Internet và có khả năng trở thành một công ty Internet cạnh tranh với Google và Facebook. Tôi cá là bạn chưa nghĩ đến điều này.
Không rõ ràng rằng Internet vệ tinh là lựa chọn tốt nhất. SpaceX và chỉ SpaceX mới có khả năng nhanh chóng tạo ra một chòm sao vệ tinh rộng lớn, bởi họ chỉ mất một thập kỷ để phá vỡ sự độc quyền của chính phủ-quân đội trong việc phóng tàu vũ trụ. Ngay cả khi Iridium có vượt xa điện thoại di động trên thị trường gấp XNUMX lần thì nó vẫn không thể được áp dụng rộng rãi bằng cách sử dụng các bệ phóng truyền thống. Nếu không có SpaceX và mô hình kinh doanh độc đáo của nó, rất có thể Internet vệ tinh toàn cầu sẽ không bao giờ xảy ra.
Cú đánh lớn thứ hai sẽ là thiên văn học. Sau khi phóng 60 vệ tinh Starlink đầu tiên, đã có một làn sóng chỉ trích từ cộng đồng thiên văn quốc tế, cho rằng số lượng vệ tinh tăng lên gấp nhiều lần sẽ cản trở khả năng tiếp cận bầu trời đêm của chúng. Có một câu nói: Trong số các nhà thiên văn học, người có kính thiên văn lớn nhất là người ngầu nhất. Không cường điệu, nghiên cứu thiên văn học trong thời kỳ hiện đại là một nhiệm vụ khó khăn, gợi nhớ đến cuộc đấu tranh không ngừng nhằm cải thiện chất lượng phân tích trong bối cảnh ô nhiễm ánh sáng ngày càng tăng và các nguồn tiếng ồn khác.
Điều cuối cùng mà một nhà thiên văn học cần là hàng nghìn vệ tinh sáng chói nhấp nháy trong tiêu điểm của kính viễn vọng. Thật vậy, chòm sao Iridium đầu tiên đã nổi tiếng vì tạo ra “ngọn lửa” do các tấm lớn phản chiếu ánh sáng mặt trời lên các khu vực nhỏ trên Trái đất. Đã xảy ra trường hợp họ đạt tới độ sáng bằng XNUMX/XNUMX Mặt trăng và đôi khi còn vô tình làm hỏng các cảm biến thiên văn nhạy cảm. Những lo ngại rằng Starlink sẽ xâm chiếm các băng tần vô tuyến dùng trong thiên văn vô tuyến cũng không phải là không có cơ sở.
Nếu tải xuống ứng dụng theo dõi vệ tinh, bạn có thể thấy hàng chục vệ tinh bay trên bầu trời vào một buổi tối quang đãng. Các vệ tinh có thể được nhìn thấy sau khi mặt trời lặn và trước bình minh, nhưng chỉ khi chúng được chiếu sáng bởi tia mặt trời. Vào ban đêm, các vệ tinh không thể nhìn thấy được trong bóng của Trái đất. Nhỏ bé, cực kỳ xa xôi, chúng di chuyển rất nhanh. Có khả năng chúng sẽ che khuất một ngôi sao ở xa trong chưa đầy một phần nghìn giây, nhưng tôi nghĩ ngay cả việc phát hiện ra điều này cũng sẽ là một bệnh trĩ.
Mối lo ngại mạnh mẽ về việc chiếu sáng bầu trời xuất phát từ thực tế là lớp vệ tinh của lần phóng đầu tiên được chế tạo gần điểm cuối của Trái đất, tức là. Đêm này qua đêm khác, Châu Âu - lúc đó là mùa hè - đã chứng kiến bức tranh hoành tráng về các vệ tinh bay qua bầu trời trong ánh chạng vạng buổi tối. Hơn nữa, các mô phỏng dựa trên các báo cáo của FCC cho thấy các vệ tinh ở quỹ đạo 1150 km sẽ có thể được nhìn thấy ngay cả sau khi hoàng hôn thiên văn đã qua. Nói chung, hoàng hôn trải qua ba giai đoạn: dân sự, hàng hải và thiên văn, tức là. khi mặt trời lần lượt ở các vị trí 6, 12 và 18 độ dưới đường chân trời. Vào cuối thời kỳ chạng vạng của thiên văn, các tia mặt trời cách bề mặt ở thiên đỉnh khoảng 650 km, vượt xa bầu khí quyển và phần lớn quỹ đạo thấp của Trái đất. Dựa trên dữ liệu từ , Tôi tin rằng tất cả các vệ tinh sẽ được đặt ở độ cao dưới 600 km. Trong trường hợp này, chúng sẽ được nhìn thấy vào lúc hoàng hôn chứ không phải sau khi màn đêm buông xuống, làm giảm đáng kể tác động tiềm ẩn đối với thiên văn học.
Vấn đề thứ ba là các mảnh vụn trên quỹ đạo. TRONG Tôi đã chỉ ra rằng các vệ tinh và mảnh vụn ở cự ly dưới 600 km sẽ rơi khỏi quỹ đạo trong vòng vài năm nữa - do lực cản của khí quyển, làm giảm đáng kể khả năng mắc hội chứng Kessler. SpaceX đang loay hoay với bụi bẩn như thể họ không hề quan tâm đến rác vũ trụ. Ở đây tôi đang xem xét chi tiết về việc triển khai Starlink và tôi đang gặp khó khăn trong việc tưởng tượng ra cách tốt hơn để giảm lượng mảnh vụn trên quỹ đạo.
Các vệ tinh được phóng lên độ cao 350 km, sau đó sử dụng động cơ tích hợp sẽ bay vào quỹ đạo dự định của chúng. Bất kỳ vệ tinh nào chết trong quá trình phóng sẽ rời khỏi quỹ đạo trong vòng vài tuần và sẽ không quay quanh nơi nào khác cao hơn trong một nghìn năm tới. Vị trí này có tính chiến lược liên quan đến việc kiểm tra khả năng vào cửa miễn phí. Hơn nữa, các vệ tinh Starlink có mặt cắt ngang phẳng, có nghĩa là khi mất khả năng kiểm soát độ cao, chúng sẽ đi vào các lớp dày đặc của khí quyển.
Ít người biết rằng SpaceX đã trở thành công ty tiên phong trong lĩnh vực du hành vũ trụ bằng cách sử dụng các loại giá đỡ thay thế thay vì ống phóng. Hầu hết tất cả các địa điểm phóng đều sử dụng squibs khi triển khai các sân khấu, vệ tinh, bộ phận tạo hình, v.v., do đó làm tăng lượng mảnh vỡ tiềm ẩn. SpaceX còn cố tình loại bỏ các tầng trên khỏi quỹ đạo, ngăn không cho chúng lơ lửng mãi trong không gian, để chúng không bị hư hỏng và phân hủy trong môi trường không gian khắc nghiệt.
Cuối cùng, vấn đề cuối cùng tôi muốn đề cập đến là khả năng SpaceX sẽ thay thế sự độc quyền về internet hiện có bằng cách tạo ra sự độc quyền về internet của riêng mình. Trong lĩnh vực của mình, SpaceX đã độc quyền về số lần phóng. Chỉ có mong muốn của các chính phủ đối thủ là có được quyền tiếp cận không gian được đảm bảo mới ngăn cản việc loại bỏ các tên lửa đắt tiền và lỗi thời, thường được lắp ráp bởi các nhà thầu quốc phòng độc quyền lớn.
Không khó để tưởng tượng SpaceX phóng 2030 vệ tinh hàng năm vào năm 6000, cộng thêm một số vệ tinh do thám vì mục đích xưa cũ. Vệ tinh giá rẻ và đáng tin cậy SpaceX sẽ bán “không gian giá đỡ” cho các thiết bị của bên thứ ba. Bất kỳ trường đại học nào có thể tạo ra một chiếc máy ảnh có thể sử dụng trong không gian sẽ có thể phóng nó lên quỹ đạo mà không phải chịu chi phí xây dựng toàn bộ nền tảng không gian. Với khả năng tiếp cận không gian tiên tiến và không hạn chế như vậy, Starlink đã được liên kết với các vệ tinh, trong khi các nhà sản xuất lịch sử đang trở thành quá khứ.
Lịch sử chứa đựng những ví dụ về các công ty có tư duy tiến bộ đã chiếm lĩnh một thị trường ngách lớn đến mức tên của họ đã trở thành những cái tên quen thuộc: Hoover, Westinghouse, Kleenex, Google, Frisbee, Xerox, Kodak, Motorola, IBM.
Vấn đề có thể nảy sinh khi một công ty tiên phong tham gia vào các hoạt động phản cạnh tranh để duy trì thị phần của mình, mặc dù điều này thường được cho phép kể từ thời Tổng thống Reagan. SpaceX có thể duy trì sự độc quyền của Starlink, buộc các nhà phát triển chòm sao vệ tinh khác phải phóng vệ tinh trên các tên lửa cổ điển của Liên Xô. Các hành động tương tự được thực hiện , cùng với việc ấn định giá vận chuyển thư tín, đã khiến nó sụp đổ vào năm 1934. May mắn thay, SpaceX khó có thể duy trì sự độc quyền tuyệt đối mãi mãi về tên lửa có thể tái sử dụng.
Điều đáng lo ngại hơn nữa là việc SpaceX triển khai hàng chục nghìn vệ tinh quỹ đạo thấp có thể được thiết kế như một sự đồng lựa chọn của cộng đồng. Một công ty tư nhân, theo đuổi lợi ích cá nhân, đang sở hữu quyền sở hữu vĩnh viễn đối với các vị trí quỹ đạo chưa có người ở và có thể truy cập công khai một thời. Và trong khi những đổi mới của SpaceX có thể thực sự kiếm tiền trong chân không, phần lớn vốn trí tuệ của SpaceX được xây dựng bằng ngân sách nghiên cứu hàng tỷ đô la.
Một mặt, chúng ta cần luật bảo vệ các quỹ đầu tư, nghiên cứu và phát triển tư nhân. Nếu không có sự bảo vệ này, các nhà đổi mới sẽ không thể tài trợ cho các dự án đầy tham vọng hoặc sẽ chuyển công ty của họ đến những nơi mà sự bảo vệ đó sẽ được cung cấp cho họ. Trong mọi trường hợp, công chúng phải chịu thiệt vì lợi nhuận không được tạo ra. Mặt khác, chúng ta cần luật pháp để bảo vệ người dân, chủ sở hữu danh nghĩa của tài sản chung bao gồm cả bầu trời, khỏi các thực thể tư nhân trục lợi và thôn tính hàng hóa công. Bản thân nó, cả cái này lẫn cái kia đều không đúng hoặc thậm chí có thể xảy ra. Sự phát triển của SpaceX mang đến cơ hội tìm được nền tảng trung gian trong thị trường mới này. Chúng ta sẽ hiểu rằng điều đó đã được tìm thấy khi chúng ta tối đa hóa tần suất đổi mới và tạo ra phúc lợi xã hội.
Suy nghĩ cuối cùng
Tôi viết bài này ngay sau khi hoàn thành một bài khác - . Đó là một tuần nóng bức. Cả Starship và Starlink đều là những công nghệ mang tính cách mạng đang được tạo ra ngay trước mắt chúng ta, trong cuộc đời của chúng ta. Nếu tôi nhìn các cháu của mình lớn lên, chúng sẽ ngạc nhiên hơn rằng tôi già hơn Starlink, hơn là việc tôi còn nhỏ không có điện thoại di động (bảo tàng trưng bày) hay Internet công cộng.
Những người giàu có và quân đội đã sử dụng Internet vệ tinh từ lâu, nhưng Starlink phổ biến, phổ biến và rẻ tiền nếu không có Starship đơn giản là không thể.
Họ đã nói về việc ra mắt từ lâu, nhưng Starship, một nền tảng rất rẻ và do đó rất thú vị, không thể không có Starlink.
Việc thám hiểm không gian có người lái đã được nói đến từ lâu và nếu bạn... , thì bạn được bật đèn xanh. Với Starship và Starlink, việc khám phá không gian của con người là một điều có thể đạt được trong tương lai gần, chỉ cách một tiền đồn trên quỹ đạo đến các thành phố công nghiệp hóa trong không gian sâu một khoảng cách ngắn.
Nguồn: www.habr.com