Prywatna firma SpaceX rozpoczęła wdrażanie sieci kilkunastu tysięcy satelitów - największej konstelacji orbitalnej w historii ludzkości. Esquire wyjaśnia, dlaczego ten internet jest lepszy od obecnego i dlaczego dzisiejsze wydarzenie jest historyczne.
24 maja 2019 roku SpaceX wystrzelił 60 satelitów jednocześnie, aby zapewnić satelitarny Internet na niskiej orbicie. W przeciwieństwie do poprzedniego „Internetu z orbity” nie jest to niewygodne rozwiązanie dla odległych miejsc, gdzie po prostu nie ma innej opcji. SpaceX planuje odebrać około połowy klientów pozostałym dostawcom na całym świecie - kosztem niższej ceny i większej prędkości. Całkiem możliwe, że ona i jej „satelitarni” konkurenci będą mogli wcisnąć 4G i Internet przewodowy.
Dlaczego internet satelitarny jest dziś znacznie gorszy niż konwencjonalny?
Globalna sieć dociera do domu większości mieszkańców Rosji za pośrednictwem łączy światłowodowych. To dość szybki „dostawca”, ale nadaje się tylko do miejsc o dużej gęstości zaludnienia, takich jak miasta w stylu radzieckim. Ponad połowa światowej populacji żyje w zupełnie inny sposób, poza miastem lub na przedmieściach - w niskich budynkach o umiarkowanej gęstości zaludnienia. Dotyczy to nie tylko Indii i tak dalej, ale także np. Stanów Zjednoczonych. Mieszkańcy takich krajów często nie mają perspektyw na zamieszkanie w mieszkaniach: w Ameryce na przykład na osobę przypada 77 metrów kwadratowych powierzchni mieszkalnej - mieszkania miejskie o powierzchni 200 metrów kwadratowych będą po prostu zbyt drogie. W niskich budynkach ciągnięcie za kabel nie ma sensu ekonomicznego - gęstość klientów jest niewielka.
O ile w takich miejscach pomaga 4G. Ale taki bezprzewodowy Internet może być albo drogi (jak w USA, gdzie rachunek za to może przekraczać 50 dolarów miesięcznie) lub ograniczony w zasięgu (jak w Rosji). Powodem jest to, że naprawdę dużą przepustowość kanału komunikacyjnego można łatwo osiągnąć za pomocą stosunkowo krótkich fal radiowych. Ale krótkie fale radiowe są zwykle lepiej pochłaniane przez atmosferę - co oznacza, że wieże dla prawdziwie szerokopasmowego bezprzewodowego Internetu muszą być instalowane bardzo często. W Stanach Zjednoczonych płaci za to zamożny konsument. W Rosji konsument nie może tyle zapłacić, więc jego internet 4G często kończy się na obrzeżach miasta.
Film promocyjny:
Satelita: ratunek czy manekin?
Wieża z konwencjonalnym repeaterem 4G obejmuje większy obszar, im większa jest jej wysokość. Już dawno temu wiele firm pomyślało: dlaczego nie wznieść „wieży” w kosmos? Na orbicie geostacjonarnej (~ 36000 km) nie ma powietrza, fale radiowe są słabo pochłaniane. Orbita ta jest zatem nazywana geostacjonarną, ponieważ znajdujący się na niej satelita nieustannie wisi nad jednym i tym samym miejscem na powierzchni Ziemi, a czasami obejmuje prawie połowę globu. Już w latach 90. rozpoczęto prace nad takim internetem satelitarnym, choć zauważalne praktyczne rezultaty zaczęły się dopiero w XXI wieku.
Ale to było gładkie tylko na papierze do prezentacji. W rzeczywistości sygnał radiowy z pakietami danych dla klienta najpierw trafia z serwera dostawcy na Ziemi do satelity na orbicie geostacjonarnej, a stamtąd z powrotem do klienta. 36 000 plus 36 000 - łącznie 72 000 km, już jedna czwarta sekundy świetlnej. W praktyce, pomiary amerykańskich organów regulacyjnych pokazują, że obraz jest jeszcze gorszy: opóźnienie w przepływie pakietu z danymi do internetu satelitarnego wynosi dziś średnio 0,6 s. Czat wideo lub gra online z takim opóźnieniem nie jest poważna. Klient masowy nie trafi do takiego dostawcy, a tam, gdzie nie ma klienta masowego, ceny z definicji nie mogą być niskie. W efekcie internet satelitarny pozostaje nie tylko wolny, ale także bardzo drogi - wielokrotnie droższy niż 4G czy kabel.
Niżej i niżej
60 satelitów wystrzelonych przez SpaceX 24 maja 2019 roku pochodzi z bardzo innej rasy. Są to stosunkowo niewielkie (po 227 kg każdy) pojazdy wyposażone w płaskie anteny zbudowane na zasadzie fazowanego układu antenowego - co pozwala im programowo sterować kierunkiem promieniowania fal radiowych bez zmiany fizycznego położenia własnej anteny. Co najważniejsze, nie wiszą nieruchomo nad wybranym fragmentem planety przez 36 000 km, ale krążą wokół niego na wysokości 440-550 km, mniej więcej na wysokości ISS. Jest to 60-80 razy mniej niż w przypadku istniejących satelitarnych systemów internetowych, co oznacza, że opóźnienie transmisji sygnału jest potencjalnie 60-80 razy mniejsze - według obliczeń SpaceX nie przekroczy 25 tysięcznych sekundy, wobec co najmniej 600 tysięcznych sekundy „geostacjonarnego” internetu satelitarnego …
Prowadzi to do kilku bardzo ważnych konsekwencji naraz. Po pierwsze, przy tak małym opóźnieniu można już zająć się masowym konsumentem. Pomiary przeprowadzone przez amerykański regulator rządowy FCC pokazują, że opóźnienie wynoszące 25 tysięcznych sekundy jest typowe dla przeciętnego dostawcy telewizji kablowej w USA. Po drugie, przesyłając dane z dziesięciokrotnie mniejszym opóźnieniem, można przesyłać je znacznie szybciej - to znaczy jeden satelita SpaceX może obsługiwać więcej klientów niż jeden satelita tradycyjnego Internetu „geostacjonarnego”.
W sumie SpaceX wyniesie w kosmos 11 943 satelity - 1584 na orbicie 550 km, 7518 na 340 km i 2841 na 1150 km. Zezwolenia na te starty uzyskano już od władz amerykańskich. Wyższe szczeble satelitów będą działać jako pośrednicy dla satelitów niższych szczebli - wykorzystując brak atmosfery, będą przesyłać do nich dane z serwerów naziemnych za pośrednictwem ultraszybkich systemów komunikacji laserowej.
Do tej pory wystrzelono zaledwie sześć tuzinów satelitów testowych - na orbitę o wysokości 440 km, skąd będą stopniowo wznosić się o 550 km na własnych silnikach wyrzucających krypton. Celem ich działania jest zdobycie doświadczenia z terminalami naziemnymi, które po raz pierwszy zajmują się takimi satelitami internetowymi o niskiej orbicie. Terminal to urządzenie końcowe wielkości złożonego laptopa, które odbiera sygnał z satelity - iz którego sygnał jest przesyłany do urządzenia klienckiego, routera, laptopa lub komputera.
Dzisiejsze satelity internetowe na orbitach geostacjonarnych są w stanie obsłużyć do 1200 jednoczesnych połączeń naziemnych klientów. Ile satelitów SpaceX będzie w stanie obsłużyć, wciąż nie jest jasne - mniejsza wysokość sprawia, że ich praca z jednej strony jest łatwiejsza, az drugiej trudniejsza, ponieważ będą stale przemieszczać się względem klienta naziemnego i przełączać go z jednego satelity na drugiego. Ale nawet jeśli jeden satelita może „wyciągnąć” tylko 1200 połączeń naraz, kilkanaście tysięcy satelitów będzie w stanie obsłużyć ponad 14 milionów terminali.
Szybkość każdego kanału Elon Musk, szef SpaceX, wyznaczył 1 gigabit na sekundę. Dzisiejsze łącza szerokopasmowe mają zwykle prędkość 20 megabitów na sekundę. Oznacza to, że jeden terminal teoretycznie może zapewniać komunikację z dziesiątkami urządzeń naziemnych podłączonych na przykład do konwencjonalnego routera podłączonego do terminala odbierającego sygnał z satelity SpaceX. Dlatego w teorii taka konstelacja satelitów może służyć setkom milionów użytkowników.
Jednak SpaceX znacznie bardziej optymistycznie szacuje możliwą liczbę połączeń dla każdego satelity. Firma uważa, że będzie w stanie jednocześnie obsłużyć 50% wszystkich urządzeń podłączonych do Internetu na Ziemi. Innymi słowy, odbierz połowę światowego rynku internetowego obecnym dostawcom. Co więcej, dzięki gigabitowej prędkości i stosunkowo niskiej cenie SpaceX spodziewa się obsłużyć 10% całego ruchu internetowego nawet w dużych miastach - czyli bezpośrednio zaatakować nawet operatorów kablowych i 4G, gdzie ich infrastruktura jest najlepiej rozwinięta.
Dlaczego SpaceX chce być największym dostawcą na Ziemi?
Tak więc globalny internet satelitarny tylko jednej firmy jest obecnie przeznaczony dla 50% całego globalnego rynku połączeń internetowych. Mówimy o ponad miliardach klientów o odpowiedniej wielkości sprzedaży. Według danych, które wyciekły do Wall Street Journal, SpaceX spodziewa się uzyskać 5 miliardów dolarów przychodów z globalnego rynku startów powierzchni komercyjnych w drugiej połowie lat 20. (dla porównania półtora rocznego budżetu Roscosmos) oraz z internetu satelitarnego - 30 miliardów dolarów. SpaceX marzy o przekształceniu się z kosmicznej taksówki w coś w rodzaju globalnego monopolisty, największego na świecie.
Wyróżniony na żółto - Przewidywane przychody ze sprzedaży SpaceX zaznaczone na różowo - zdobycia globalnego rynku usług internetowych.
Kluczowy powód tej ambicji napoleońskiej jest dość prosty. Elon Musk planuje loty ludzi na Marsa - przy pomocy systemu statku kosmicznego wielokrotnego użytku, który jest budowany przez jego firmę. To połączenie bardzo dużego (ważącego tysiące ton) pierwszego stopnia rakiety i drugiego stopnia, który jest jednocześnie statkiem kosmicznym. Objętość wewnętrzna tego statku kosmicznego wynosi ponad 800 metrów sześciennych, więcej niż ISS. Musk może zakończyć rozwój takiego statku i lotniskowca, ale może go odzyskać tylko wtedy, gdy jest bardzo duże zapotrzebowanie.
Jakakolwiek analiza rynku kosmicznego pokazuje, że dziś nie ma takiego popytu: Falcon 9, podnoszący do 20 ton, radzi sobie ze wszystkimi bieżącymi zamówieniami, pozostawiając rosyjskie rakiety tylko okruchy z rynku startów kosmicznych, którego niedawno posiadały. Obecny rynek jest po prostu za mały dla potwora takiego jak statek kosmiczny, a SpaceX nie ma innego wyjścia, jak tylko sztucznie stworzyć popyt na tak ogromny statek.
Satelitarny system internetowy Starlink, jak go nazywa firma, wymaga dużej liczby satelitów ze względu na satelity o niskiej orbicie - w przeciwnym razie odejście jednego satelity poza horyzont pozostawi klienta bez komunikacji. Satelity oddalone o 350 km, po kilku latach eksploatacji z powodu wyhamowania cząsteczek gazu, wpadną do atmosfery i tam spalą, zapewniając tym samym brak niebezpiecznych śmieci kosmicznych na orbicie. A to oznacza, że utrzymanie konstelacji będzie wymagało wystrzelenia kilku tysięcy nowych satelitów każdego roku. Falcon 9 może wystrzelić 60 takich satelitów na raz, ale Starship jest kilkakrotnie większy i mocniejszy - będzie w stanie wystrzelić setki takich urządzeń na raz.
W rzeczywistości globalny projekt satelitarnego Internetu SpaceX to owsianka siekiery, projekt, w którym sprytny afrykański tubylec chce, aby reszta ludzkości zapłaciła za swoje drogie marsjańskie projekty. Jeśli jednak prędkość nowego internetu satelitarnego o niskiej orbicie okaże się zbliżona do obiecanej, a cena umiarkowana, to nie będziemy mieli powodów do narzekania na sztuczkę Elona Muska. W końcu przekleństwa na powolny Internet na daczy mogą stać się przeszłością: Rosja jest dużym krajem i po prostu ze względu na geografię z pewnością znajdzie się w zasięgu nowego satelitarnego systemu internetowego.
Oczywiście prawdziwy rynek różni się od podręcznika wolnego rynku tym, że nie jest prawie wolny. Oznacza to, że nasze agencje rządowe mogą po prostu nie pozwolić firmie SpaceX na sprzedaż swoich odbiorczych urządzeń klienckich w naszym kraju, a tym samym blokować wysiłki firmy z nami. Niemniej jednak postępów nie da się w ten sposób zatrzymać: wielu graczy już zapowiedziało zamiar stworzenia systemów podobnych do Starlink, w tym tak dużych jak Amazon.
Nawiasem mówiąc, Roskosmos ogłosił również zamiar rozmieszczenia systemu satelitarnego „Sphere” z podobnymi zadaniami (będzie tam jednak dwudziestokrotnie mniej satelitów). Chociaż, biorąc pod uwagę poziom techniczny tworzonych przez tę firmę satelitów, nie pokładalibyśmy w nich zbyt wielkich nadziei. A jednak Roskosmos "I my też możemy!" wskazuje, że prędzej czy później, jeśli go tak nie umyjemy, do naszego kraju zawita internet satelitarny o niskiej orbicie.
Alexander Berezin