На Хабре недавно упомянули о том, что Илон Маск рассказал об оснащении спутников Starlink лазерной связью. Глава компании поведал об этом в своем Twitter. Окей, но для чего это все?
Дело в том, что в большинстве регионов Земли компания Маска устанавливает наземные базовые станции, которые взаимодействуют со спутниками и пользователями. Но на полюсах Земли, по понятным причинам, с установкой базовых станций может возникнуть проблема. Поэтому сейчас тестируется новый способ связи. Лазерами оснастили 10 спутников Starlink, которые недавно отправились на орбиту Земли с очередным пуском Falcon 9.
К слову, для запуска этих 10 спутников на полярные орбиты, на высоту 560 км, компании потребовалось дополнительное разрешение Федеральной комиссии связи США (FCC). И это разрешение было получено.
И что дальше?
Согласно планам, озвученным Илоном Маском, в следующем году все спутники связи, запускаемые в космос, получат лазерные системы. В 2022 году для Starlink это станет стандартом — конечно, в том случае, если сейчас все пройдет гладко. На данный момент лишь «полярные» спутники получили лазеры.
Благодаря дополнительному виду связи широкополосный доступ в интернет получат и жители Аляски, о чем компания рассказывала в заявке для FCC.
Лазеры дают возможность спутникам держать связь не только с наземными станциями, но и друг с другом, причем неважно, где находится «коллега» — в той же орбитальной плоскости, или в соседней. Соответственно, оператор сможет минимизировать количество наземных станций, расширяя зону покрытия удаленных регионов, где наземных станций вообще нет. Кроме того, снижается и latency, поскольку уменьшается количество посредников между спутниками и наземными станциями.
Благодаря Starlink и их лазерам, все жители США, а позже и Земли, смогут получить равный доступ в интернет. Равный — в плане пропускной способности канала и задержкам. Последние будут минимальными и сравнимы с характеристиками «наземного» широкополосного интернета.
Межспутниковая лазерная связь была протестирована SpaceX ранее. В сентябре 2020 года компания рассказывала о том, что испытывала «космические лазеры» для передачи сотен гигабайт данных между двумя спутниками. «Когда лазерная связь будет полностью развернута, Starlink станет одним из наиболее быстрых вариантов передачи данных для всего мира», — сообщалось в заявлении компании.
В прошлом году представители Starlink заявили вот что: «Скорость света в вакууме выше, чем в оптоволокне, поэтому космические лазеры обладают потрясающим потенциалом для соединений с низкой задержкой. Лазерная связь также позволит нам обслуживать пользователей, где нет прямой связи с наземной станцией — например, над океаном и в регионах, где нет оптоволокна».
Ждать целый год до ввода лазерных установок придется потому, что сами лазерные системы пока что — недешевое удовольствие. «Снижение стоимости космических лазеров и быстрое их производство — сложная проблема, над которой команда все еще работает», говорится в заявлении Starlink.
Сейчас важная задача для компании — не только запуск спутников, но и развертывание наземных станций. В США их уже около 20.
Нужно больше полярных спутников
В ноябре 2020 года компания попросила FCC разрешить запуск 348 спутников на «полярные» орбиты. Пока что разрешение получено лишь для 10 аппаратов. Комиссия оценит интерференцию этих систем со спутниками и оборудованием других компаний, и после детального анализа результатов исследования вынесет решение — одобрить дальнейшие пуски или нет.
Есть и проблемы. Так, конкуренты Starlink, например Project Kuiper, Viasat, Kepler Communications и Pacific Dataport попросили FCC наложить запрет на запуск даже 10 полярных спутников. Они считают, что новые аппараты будут оказывать негативное влияние на работу любого другого оборудования на орбите. Но FCC ответила, что SpaceX разрабатывает спутники с оглядкой на подобные проблемы. Поэтому 10 аппаратов никому не повредят, а вот выяснить, какое именно влияние они оказывают на другие системы — можно.
Активнее всех палки в колеса велосипеду Starlink пытается вставлять Project Kuiper Джеффа Безоса. Илон Маск даже обвинил Amazon в том, что компания старается затормозить развитие конкурента, несмотря на то, что собственная спутниковая система Amazon находится в зачаточном состоянии, и до выхода в рабочий режим ей нужны годы и годы.
А как всем этим управлять?
Вопрос вовсе не праздный. Поскольку многие компании собираются выводить тысячи спутников на новые орбиты, а SpaceX уже вывела больше 1000 аппаратов, требуется создать надежный способ управлять всей этой армадой.
Один из методов управления разрабатывает НАСА.
Организация считает, что малые спутники могут работать совместно, причем в определенной степени автономно. Аппараты, о которых идет речь — тестовые экземпляры, это CubeSat массой менее килограмма. Они будут общаться друг с другом в рамках S-диапазона.
Проект необходим для того, чтобы доказать возможность управления сотнями и тысячами аппаратов на орбите как единым целым. Дело в том, что таких систем становится все больше, а управлять таким количествам аппаратов очень сложно. Нужно учитывать массу факторов, таких как скорость, положение на орбите, положение спутников относительно друг друга и т.п.
Если бы ученые смогли объединить хотя бы часть спутников в разные сети, то управление стало бы гораздо более простым и опасность столкновений, а значит, меньше опасность увеличения количества космического мусора на орбите планеты.
Надежная технология по управлению большим количеством спутников нужна, как воздух. Ведь лишь SpaceX в скором времени планирует довести свою группировку спутников до 12 тысяч. И это только первый этап программы, после его завершения стартует второй, согласно которому на орбите должно оказаться еще 30 тысяч спутников. Общая стоимость проекта составляет $10 млрд.
