Este artículo es de una serie sobre tecnología educativa en tecnología espacial .
Starlink : el plan principal de la prensa espacial es el plan de SpaceX para distribuir Internet a través de decenas de miles de satélites. Los artículos sobre los últimos logros se publican semanalmente. Si en general el esquema es claro, pero después de leer los informes en la Comisión Federal de Comunicaciones , una persona bien motivada (digamos, su humilde servidor) puede desenterrar muchos detalles. Sin embargo, todavía hay muchas ideas falsas asociadas con esta nueva tecnología, incluso entre los observadores ilustrados. A menudo hay artículos en los que se compara Starlink con OneWeb y Kuiper (entre otros) como si estuvieran compitiendo en igualdad de condiciones. Otros autores, claramente preocupados por el bien del planeta, gritan sobre los desechos espaciales, la ley espacial, los estándares y la seguridad de la astronomía. Espero que después de leer esto - bastante largo - el artículo, el lector comprenderá e imbuido de la idea de Starlink mejor.
El artículo anterior tocó inesperadamente un hilo sensible en las almas de mis pocos lectores. En él, expliqué cómo Starship llevaría a SpaceX a la cabeza durante mucho tiempo y al mismo tiempo proporcionaría un mecanismo para la nueva exploración espacial. El subtexto es que la industria de los satélites tradicional no puede seguir el ritmo de SpaceX, que está en constante aumento de la capacidad y la reducción de costes para una familia de cohetes Falcon, SpaceX poniendo en una posición difícil. Por un lado, formó un valor de mercado, en el mejor de los casos, varios miles de millones al año. Por otro lado, fomentó un apetito infatigable por el dinero: construir un enorme cohete, en el que, sin embargo, casi no había nadie para enviar a Marte, y no había razón para esperar ganancias inmediatas.
La solución a este problema de emparejamiento es Starlink. Al ensamblar y lanzar sus propios satélites, SpaceX podría crear y definir un nuevo mercado para el acceso altamente eficiente y democratizado a las comunicaciones a través del espacio, proporcionar una afluencia de financiación para construir un cohete antes de que ahogara a la compañía y aumentar su valor económico a billones. No subestimes el alcance de las ambiciones de Ilon. En total, no hay muchas industrias en las que giran billones de dólares: energía, transporte de alta velocidad, comunicaciones, informática, salud, agricultura, gobierno, defensa. A pesar de los conceptos erróneos comunes, la perforación espacial , la producción de agua lunar y los paneles solares espaciales no son negocios viables. Ilon invadió el sector energético con su Tesla, pero solo las telecomunicaciones proporcionarán un mercado confiable y de gran capacidad para satélites y lanzamiento de cohetes.
Por primera vez, Elon Musk volvió su mirada hacia el espacio, cuando quería invertir $ 80 millones en una misión para cultivar plantas en una sonda marciana sin dejar rastro. La construcción de una ciudad en Marte probablemente costará 100.000 veces más, por lo que Starlink es la apuesta principal de Musk para proporcionar tanto dinero tan necesario para patrocinar una ciudad autónoma en Marte .
Para que?
Había estado planeando este artículo hace mucho tiempo, pero solo la semana pasada tuve una imagen completa. Luego, el presidente de SpaceX, Gwynn Shotwell, le dio a Rob Baron una excelente entrevista, que luego destacó para CNBC en Michael Schitz, un excelente hilo de Twitter , al que se han dedicado varios artículos . Esta entrevista mostró una gran diferencia en los enfoques de las comunicaciones por satélite entre SpaceX y todos los demás.
El concepto Starlink nació en 2012, cuando SpaceX se dio cuenta de que sus clientes, principalmente proveedores de servicios satelitales, tenían grandes cantidades de dinero. Las plataformas de lanzamiento rompen los precios para el despliegue de satélites y, al mismo tiempo, de alguna manera, pierden una etapa de trabajo, ¿cómo es eso? Ilon soñaba con crear una constelación satelital para Internet y, incapaz de resistir la tarea casi imposible, hizo girar el proceso. El desarrollo de Starlink no estuvo exento de dificultades , pero al final de este artículo, usted, mi lector, probablemente se sorprenderá de cuán pequeñas son estas dificultades, dado el alcance de la idea.
¿Es necesaria una agrupación tan grande para Internet? ¿Y por qué ahora?
Solo en mi memoria, Internet pasó de ser un mero meroismo académico a la primera y única infraestructura revolucionaria. Este no es un tema al que se deba dedicar un artículo detallado, pero supondré que a nivel mundial la necesidad de Internet y los ingresos que genera continuarán creciendo en aproximadamente un 25% por año.
Hoy, casi todos nosotros obtenemos Internet de un pequeño número de monopolios geográficamente aislados. En los EE. UU., AT&T, Time Warner, Comcast y un puñado de jugadores más pequeños dividieron el territorio para evitar la competencia, buscar servicios en tres aspectos y disfrutar de los rayos del odio casi universal.
Para un comportamiento no competitivo, los proveedores tienen una buena razón, además de la avaricia que todo lo consume. La construcción de infraestructura para Internet (torres de células de microondas y fibra óptica) es muy, muy costosa. La maravillosa naturaleza de Internet es fácil de olvidar. ¡Mi abuela primero fue a trabajar en la Segunda Guerra Mundial como señalista, y luego el telégrafo compitió por un papel estratégico líder con las palomas mensajeras! Para la mayoría de nosotros, la autopista de la información es algo efímero, intangible, pero los bits viajan a través del mundo físico, que tiene fronteras, ríos, montañas, océanos, tormentas, desastres naturales y otros obstáculos. En 1996, cuando se colocó la primera línea de fibra óptica en el fondo del océano, Neil Stevenson escribió un ensayo exhaustivo sobre el turismo cibernético . Su estilo vanguardista marca registrada que describe vívidamente el costo simple y la instalación de estas líneas, que entonces todavía usan condenado "Romer". Durante la mayor parte de la década de 2000, los cables se tiraron tanto que el costo de implementación fue asombroso.
En un momento, trabajé en un laboratorio óptico y (si la memoria funciona), rompimos el récord de ese tiempo al emitir una velocidad de transmisión multiplex de 500 Gb / s. Las restricciones electrónicas permitieron que cada fibra se cargara al 0.1% del rendimiento teórico. Quince años después, estamos listos para superar el umbral: si la transferencia de datos va más allá, la fibra se derretirá, y ya estamos muy cerca de esto.
Pero es necesario elevar el flujo de datos por encima de la tierra pecaminosa, al espacio, donde en cinco años el satélite vuela libremente alrededor de la "bola" 30,000 veces. Parece una solución obvia, así que ¿por qué nadie la tomó antes?
La constelación de satélites Iridium, desarrollada y desplegada por Motorola a principios de la década de 1990 (¿todavía los recuerda?), Se convirtió en la primera red global de comunicaciones de baja órbita (como es tentador describir en este libro ). Para cuando se implementó, la capacidad de nicho de enrutar pequeños paquetes de datos desde los rastreadores de activos resultó ser su único uso: los teléfonos celulares se volvieron tan baratos que los teléfonos satelitales nunca se detuvieron. Iridium tenía 66 satélites (más algunos más de repuesto) en 6 órbitas, el mínimo establecido para cubrir todo el planeta.
Si Iridium tenía 66 satélites, ¿por qué SpaceX decenas de miles? ¿Cómo es ella tan diferente?
SpaceX ingresó a este negocio desde el extremo opuesto: comenzó con los lanzamientos. Se convirtió en pionera en el campo de la preservación del vehículo de lanzamiento y, por lo tanto, tomó posesión del mercado de plataformas de lanzamiento baratas. Los intentos de interrumpir su oferta a un precio más bajo no traerán mucho dinero, por lo que la única forma de soldar su exceso de capacidad es convertirse en su cliente. El costo de SpaceX para lanzar sus propios satélites es una décima parte del costo (por 1 kg) de Iridium y, por lo tanto, pueden ingresar a un mercado mucho más amplio.
El alcance mundial de Starlink le proporcionará acceso a Internet de alta calidad en cualquier parte del mundo. Por primera vez, la conexión a Internet no dependerá de la proximidad de un país o una ciudad a la fibra de línea, y la pureza del cielo por encima de la cabeza. Los usuarios de todo el mundo tendrán acceso a Internet gratuito desde los grilletes de Internet, independientemente de los suyos, en diversos grados, monopolios gubernamentales malos y / o deshonestos. La capacidad de Starlink para romper estos monopolios cataliza increíbles cambios positivos a escala que finalmente unirán a miles de millones de personas en la comunidad cibernética global del futuro.
Una pequeña digresión lírica: ¿qué significa esto?
Para las personas que crecen hoy, en una era de conectividad ubicua, Internet es como el aire que respiramos. El solo es. Pero esto es, si te olvidas de su increíble poder para traer cambios positivos, y ya estamos en su centro. Con la ayuda de Internet, las personas pueden llamar a sus líderes para rendir cuentas, comunicarse con otras personas del otro lado del mundo, compartir sus pensamientos e inventar algo nuevo. Internet une a la humanidad. La historia de la modernización es la historia del desarrollo de capacidades de intercambio de datos. En primer lugar - a través de discursos y la poesía épica. Entonces - en la carta, que da la voz muerta, y ellos a su vez a los vivos; la escritura le permite almacenar datos y hace posible la comunicación asincrónica. La imprenta ha puesto en producción la producción de noticias. Comunicación electrónica: transferencia de datos acelerada en todo el mundo. Los dispositivos personales para almacenar notas gradualmente se volvieron más complejos, evolucionando de computadoras portátiles a teléfonos celulares, cada uno de los cuales es una computadora conectada a Internet, repleta de sensores y cada día mejor prediciendo nuestras necesidades.
Una persona que usa la escritura y una computadora en el proceso de cognición tiene más probabilidades de superar las limitaciones de un cerebro desarrollado de manera imperfecta. Aún más contento de que los teléfonos celulares sean potentes dispositivos de almacenamiento de datos y un mecanismo para intercambiar ideas. Si las personas anteriores, compartiendo sus pensamientos, confiaban en el discurso garabateado en los cuadernos, hoy es la norma, si los cuadernos comparten las ideas que las personas generaron. El esquema tradicional ha sufrido una inversión. La continuación lógica del proceso es una forma de metacognición colectiva, a través de dispositivos personales que están aún más estrechamente integrados en nuestro cerebro y conectados entre sí. E incluso si todavía estamos nostálgicos por la conexión perdida con la naturaleza y la soledad, es importante recordar que la tecnología y solo la tecnología es responsable de la mayor parte de nuestra liberación de los ciclos "naturales" de ignorancia, muerte prematura (que se puede evitar), violencia, hambre y caries.
Como?
Hablemos sobre el modelo de negocio y la arquitectura del proyecto Starlink.
Para que Starlink se convierta en una empresa rentable, la entrada de fondos debe exceder los costos de construcción y operación. Tradicionalmente, la inversión implica mayores costos iniciales, el uso de sofisticados mecanismos especializados de financiamiento y seguros, todo para lanzar un satélite. Un satélite de comunicaciones geoestacionarias puede costar $ 500 millones, y el ensamblaje y el lanzamiento pueden demorar 5 años. Por lo tanto, las compañías en esta área están construyendo simultáneamente barcos jet o portacontenedores. Gasto gigantesco, una entrada de fondos que apenas cubre los costos de financiamiento y un presupuesto operativo relativamente pequeño. Por el contrario, el colapso del Iridium original fue que Motorola obligó al operador a pagar tasas de licencia mortales, quebraron a la compañía en solo unos meses.
Para llevar a cabo un negocio, las compañías de satélite tradicionales tuvieron que atender a los clientes individuales y para cobrar tarifas más altas para la transferencia de datos. Las aerolíneas, puestos avanzados remotos, barcos, zonas de guerra e instalaciones de infraestructura clave pagan alrededor de $ 5 por 1 MB, que es 5,000 veces más caro que las comunicaciones ADSL tradicionales, a pesar del retraso en la transmisión de datos y el relativamente bajo ancho de banda satelital.
Starlink planea competir con los proveedores de servicios terrestres, lo que significa que tendrá que entregar datos más baratos e, idealmente, tomar mucho menos de $ 1 por 1 MB. ¿Es esto posible? O bien, ya que es posible, hay que preguntarse: ¿cómo es esto posible?
El primer ingrediente en el nuevo plato es un lanzamiento barato. Hoy, Falcon está vendiendo un lanzamiento de 24 toneladas por aproximadamente $ 60 millones, que es de $ 2,500 por kilogramo. Resulta, sin embargo, costos mucho más internos. Los satélites Starlink se lanzarán en vehículos de lanzamiento reutilizables, por lo que el costo marginal de un lanzamiento es el costo de una nueva segunda etapa (alrededor de $ 4 millones), carenados (1 millón) y soporte en tierra (~ 1 millón). Total: alrededor de 100 mil dólares por satélite, es decir más de 1000 veces más barato que lanzar un satélite de comunicaciones convencional.
Sin embargo, la mayoría de los satélites Starlink se lanzarán en Starship. De hecho, la evolución de Starlink, como lo muestran los informes actualizados de la FCC, da una idea de cómo, a medida que se implementó la idea de Starship, se desarrolló la arquitectura interna del proyecto. El número total de satélites de la constelación ha crecido 1584-2825, luego a 7518 y finalmente a 30 000. De acuerdo con ahorro bruto, la cifra es incluso mayor. El número mínimo de satélites para que la primera etapa de desarrollo de un proyecto sea viable es de 60 piezas en 6 órbitas (360 en total), mientras que se requieren 24 órbitas de 60 satélites (1440 en total) para una cobertura total dentro de los 53 grados del ecuador. Esto es 24 lanzamientos para Falcon por unos $ 150 millones en costos domésticos. Nave espacial está diseñado para funcionar hasta 400 satélites a la vez, por el mismo precio. Starlink satélites a ser reemplazados cada 5 años, por lo que 6000 requerirá 15 satélites Starship lanzamientos por año. Costará unos 100 millones / año, o 15 mil / satélite. Cada satélite que se muestra en el Halcón pesa 227 kg; los satélites levantados en Starship podrían pesar 320 kg y transportar instrumentos de terceros, ser un poco más grandes y al mismo tiempo no exceder la carga permitida.
¿Qué representa el costo de los satélites? Entre los hermanos, los satélites Starlink son algo inusuales. Se recogen, almacenan y se ejecutan en una forma plana y, por tanto, extremadamente fácil de la producción en masa. Como lo demuestra la experiencia, el costo de producción debería ser aproximadamente igual al costo del lanzador. Si la diferencia de precio es grande, entonces los recursos se asignan incorrectamente, ya que una reducción integral de los costos marginales y la reducción de los costos no es tan grande. ¿Son realmente 100 mil dólares por satélite para el primer lote de varios cientos? ¿Es esto real? En otras palabras, ¿el satélite Starlink en el dispositivo no es más complejo que una máquina?
Para responder completamente a esta pregunta, debe comprender por qué el costo de un satélite de comunicación orbital es 1000 veces mayor, incluso si no es 1000 veces más complicado. En pocas palabras, ¿con qué alegría es el espacio "hierro" tan caro? Hay muchas razones para esto, pero la más convincente en este caso es esta: si lanzar un satélite en órbita (antes de Falcon) cuesta más de 100 millones, se debe garantizar que funcione durante muchos años, para obtener al menos algo de beneficio. Asegurar tal confiabilidad en la operación del primer y único producto es un proceso doloroso y puede prolongarse durante años, lo que requiere el esfuerzo de cientos de personas. Agregue a esto los costos, y ahora es fácil justificar procesos adicionales, ya que el lanzamiento ya es costoso.
Starlink rompe este paradigma creando cientos de satélites, corrigiendo rápidamente fallas de diseño tempranas y utilizando técnicas de producción en masa para administrar los costos. Personalmente, me resulta fácil imaginar el transportador Starlink, en el que el técnico integra algo nuevo en la estructura y lo sujeta todo con una regla de plástico (nivel de la NASA, por supuesto) en una o dos horas, manteniendo el nivel de reemplazo requerido de 16 satélites / día. El satélite Starlink consta de muchos detalles difíciles, pero no veo las razones por las cuales la unidad número mil que sale de la línea de ensamblaje no puede reducirse a 20 mil. De hecho, en mayo, Ilon escribió en Twitter que el costo de producción del satélite ya es menor que el costo de lanzamiento. .
Tome el caso promedio y analice el tiempo de recuperación redondeando los números. Un satélite Starlink, que cuesta 100 mil ensamblar y lanzar, ha estado funcionando durante 5 años. ¿Pagará por sí mismo, y si es así, qué tan pronto?
Durante 5 años, el satélite Starlink volará alrededor de la Tierra 30,000 veces. En cada una de estas rondas de una hora y media, pasará la mayor parte del tiempo sobre el océano y, probablemente, 100 segundos sobre una ciudad densamente poblada. En esta breve ventana, transmite datos, apurado por ganar dinero. Si suponemos que la antena admite 100 haces, y cada haz transmite 100 Mb / s usando una codificación moderna como 4096QAM , entonces el satélite genera una ganancia de $ 1,000 por revolución, a un precio de suscripción de $ 1 por 1 GB. Esto es suficiente para pagar el costo de implementación de 100 mil en una semana y simplifica enormemente la estructura de capital. Los 29,900 turnos restantes son ganancias netas de costos fijos.
Las cifras proyectadas pueden variar en gran medida, y en ambas direcciones. Pero, en cualquier caso, si puede lanzar una constelación satelital de baja calidad por 100,000, o incluso por 1 millón / unidad, esta es una solicitud seria. Incluso teniendo en cuenta el tiempo de uso ridículamente corto, el satélite Starlink es capaz de entregar 30 Pb de datos durante su vida útil a un costo amortizado de $ 0.003 por 1 GB. Al mismo tiempo, cuando se transfiere a distancias más largas, los costos marginales prácticamente no aumentan.
Para comprender la importancia de este modelo, comparémoslo rápidamente con otros dos modelos de entrega de datos a los consumidores: el tradicional es el cable de fibra óptica y la constelación satelital ofrecida por una compañía que no se especializa en lanzamientos de satélites.
SEA-WE-ME, un gran cable submarino de Internet que conecta Francia y Singapur, se puso en marcha en 2005. — 1,28 /., — 500 . . 10 100% , 100% , 0,02 1 . , — , . Starlink 8 , « ».
¿Cómo es esto posible? Starlink , , . , «».
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Arquitectura
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Permíteme recordarte que dentro de este toro, la comunicación se lleva a cabo entre satélites vecinos. En términos generales, no hay conexiones directas y continuas entre satélites en diferentes capas, ya que las velocidades de aproximación para la guía láser son demasiado altas. La ruta de datos entre las capas, a su vez, pasa por encima o por debajo del toro.
¡Un total de 30,000 satélites se ubicarán en 11 toros cerrados, muy por detrás de la órbita de la EEI! Este diagrama muestra cómo se empaquetan todas estas capas, sin excentricidad exagerada.
Y finalmente, debe pensar en la altitud óptima de vuelo. Hay un dilema: baja altitud, que da más ancho de banda con tamaños de rayos más pequeños, o grande, ¿que le permite cubrir todo el planeta con menos satélites? Con el tiempo, los informes de la FCC de SpaceX hablaron de alturas cada vez más pequeñas, porque con la nave espacial mejorada, es posible desplegar rápidamente grupos más grandes.
La baja altitud tiene otros beneficios, incluido un menor riesgo de colisión con desechos espaciales o las consecuencias negativas de la falla del equipo. Debido al aumento de la resistencia atmosférica, los satélites Starlink (330 km) ubicados debajo de otros se quemarán en unas pocas semanas después de perder el control de orientación. De hecho, 300 km es la altitud a la que los satélites apenas vuelan, y mantener la altitud requerirá el motor de cohete eléctrico Krypton incorporado, así como un diseño aerodinámico. Teóricamente, el satélite es bastante puntiagudo, en un motor de cohete eléctrico puede mantener establemente una altitud de 160 km, pero es poco probable que SpaceX lance satélites tan bajos, porque todavía hay algunos trucos para aumentar el rendimiento.
Limitaciones de la física fundamental
Parece poco probable que los precios de colocación del satélite caigan muy por debajo de los 35 mil, incluso si la producción es avanzada y totalmente automatizada, y las naves Starship son completamente reutilizables, y aún no se sabe completamente qué restricciones impondrá el físico al satélite. El análisis anterior supone un rendimiento máximo de 80 Gb / s. (si redondea hasta 100 rayos, cada uno de los cuales es capaz de transmitir 100 MB / s).
El límite máximo de ancho de banda se establece en el teorema de Shannon-Hartley y se proporciona en las estadísticas sobre el ancho de banda (1 + SNR). El ancho de banda a menudo está limitado por el espectro disponible , mientras que la SNR está limitada por la energía satelital disponible , el ruido de fondo y el ruido del canal debido a antenas no ideales . Otro obstáculo notable es la velocidad de procesamiento. Los últimos FPGA Xilinx Ultrascale + tienen un ancho de banda serie GTM de hasta 58 Gb / s. lo cual es bueno bajo las limitaciones actuales de la capacidad de información del canal sin desarrollar ASIC personalizados. Pero incluso entonces 58 Gb / s. requieren una distribución de frecuencia impresionante, muy probablemente en las bandas de banda Ka o V. V (40–75 GHz) tiene ciclos más accesibles, pero está sujeto a una mayor absorción atmosférica, especialmente en áreas de alta humedad.
¿Son prácticos los 100 rayos? Este problema tiene dos aspectos: ancho de haz y densidad de un elemento de matriz en fase. El ancho del haz está determinado por la longitud de onda dividida por el diámetro de la antena. La antena de matriz en fase digital sigue siendo una tecnología especializada, pero las dimensiones máximas útiles están determinadas por el ancho del horno de reflujo (aprox. 1 m), y el uso de comunicaciones de radiofrecuencia es más costoso. La longitud de onda en la banda Ka es de aproximadamente 1 cm, mientras que el ancho del haz debe ser de 0,01 radianes, con un ancho del espectro del 50% de la amplitud. Suponga que el ángulo sólido del haz es 1 esteradiano (similar a la cobertura de la lente de una cámara de 50 mm), entonces 2500 rayos separados serán suficientes en esta región. La linealidad implica que 2500 rayos requerirán un mínimo de 2500 elementos de antena dentro de la matriz, lo que, en principio, es real, aunque difícil. ¡Y todo esto será muy cálido!
Un total de 2500 canales, cada uno de los cuales admite 58 Gb / s, es una gran cantidad de información, si es aproximadamente, entonces 145 Tb / s. En comparación, se espera que todo el tráfico de Internet en 2020 tenga un promedio de 640 Tb / s . Buenas noticias para quienes están preocupados por el ancho de banda fundamentalmente bajo de Internet por satélite. Si la constelación de 30,000 satélites está operativa para 2026, el tráfico global de Internet será potencialmente de 800 Tb / s. Si la mitad de este volumen será entregado por ~ 500 satélites sobre áreas densamente pobladas en cualquier momento dado, entonces el rendimiento máximo para cada satélite será de aproximadamente 800 Gb / s, que es 10 veces mayor que según nuestros cálculos básicos iniciales, t. e. La afluencia de finanzas potencialmente crece 10 veces.
Para un satélite en órbita de 330 km, un haz de 0.01 radianes cubre un área de 10 km2. En áreas particularmente densamente pobladas como Manhattan, hasta 300,000 personas viven en esa área. ¿Y si todos se sientan a mirar Netflix a la vez (7 Mb / s en calidad HD)? La solicitud total de datos será de 2,000 GB / s, que es aproximadamente 35 veces mayor que el límite estricto actual impuesto por la interfaz de salida serie FPGA. Hay dos formas de salir de esta situación, de las cuales solo una es físicamente posible.
El primero es poner más satélites en órbita, de modo que en cualquier momento dado sobre las áreas de mayor demanda cuelguen más de 35 piezas. Si nuevamente tomamos 1 esteradiano para un tramo de cielo direccionable aceptable y una altitud orbital promedio de 400 km, obtendremos una densidad de grupo de 0,0002 / km2, o 100,000 en total, si los distribuye uniformemente en toda la superficie del globo. Recuerde que las órbitas SpaceX seleccionadas aumentan considerablemente la densidad de cobertura en áreas densamente pobladas dentro de los 20–40 grados de latitud norte, y ahora el número de 30,000 satélites parece mágico.
La segunda idea es mucho más genial, pero, lamentablemente, no es factible. Recuerde que el ancho del haz está determinado por el ancho de la antena de matriz en fase. ¿Qué pasa si múltiples conjuntos en varios satélites conectan las potencias, creando un haz más estrecho, al igual que los radiotelescopios como el mismo VLA (sistema de antena muy grande)? Este método está lleno de una complejidad: la base entre los satélites deberá calcularse cuidadosamente, con una precisión de un submilímetro, para estabilizar la fase del haz. E incluso si esto fuera posible, el haz resultante difícilmente contendría los lóbulos laterales, debido a la baja densidad de la constelación de satélites en el cielo. En la Tierra, el ancho del haz se reduciría a unos pocos milímetros (suficiente para rastrear la antena de un teléfono celular), pero habría millones de ellos debido a la reducción a cero intermedia débil. Gracias a la maldición del conjunto de antenas adelgazado .
Resulta que la separación de canales por diversidad angular, debido a que los satélites se extienden por el cielo, proporciona mejoras adecuadas en el rendimiento sin violar las leyes de la física.
Solicitud
¿Cuál es el perfil de cliente de Starlink? Por defecto, hay cientos de millones de usuarios que tienen antenas del tamaño de una azotea en los tejados de sus casas, pero hay otras fuentes de altos ingresos.
En áreas remotas y rurales, las estaciones terrestres no necesitan antenas de matriz en fase para maximizar el ancho del haz, por lo que se puede usar una unidad de abonado más pequeña: desde rastreadores de activos IoT hasta teléfonos satelitales portátiles, balizas de emergencia o dispositivos científicos de rastreo de animales.
En entornos urbanos densamente poblados, Starlink proporcionará una red de transporte primaria y de respaldo para la red celular. Será posible instalar una estación terrestre de alto rendimiento en la parte superior de cada torre celular, pero utilice fuentes de alimentación basadas en tierra para amplificar y transmitir a través de la "última milla".
Y finalmente, incluso en áreas superpobladas durante el despliegue inicial, es posible usarlo para satélites de órbita baja con un retraso extremadamente mínimo. Las propias compañías financieras ponen mucho dinero en sus manos, solo para obtener datos vitales de todo el mundo al menos un poco más rápido. E incluso si los datos a través de Starlink tienen una ruta más larga de lo habitual, a través del espacio, la velocidad de propagación de la luz en el vacío es un 50% mayor que en el vidrio de cuarzo, y esto compensa la diferencia cuando se transmite a largas distancias.
Efectos negativos
La última sección está dedicada a las consecuencias negativas. El propósito del artículo es librarlo de ideas erróneas sobre el proyecto, y las posibles consecuencias negativas de las disputas son las que más causan. Daré alguna información, absteniéndome de una interpretación excesiva. Todavía no soy clarividente, y no tengo información privilegiada de SpaceX.
Las consecuencias más graves, en mi opinión, son un mayor acceso a Internet. Incluso en mi ciudad natal de Pasadena, una ciudad vibrante y técnicamente avanzada de más de un millón que alberga varios observatorios, una universidad de clase mundial y el centro más grande de la NASA, la elección cuando se trata de servicios de Internet es muy limitada. En todo Estados Unidos y el resto del mundo, Internet se ha convertido en un servicio público orientado al alquiler, y los proveedores solo podrán obtener sus $ 50 millones al mes en un entorno cómodo y no competitivo. Quizás, cualquier servicio prestado a apartamentos y edificios residenciales es un apartamento comunitario, pero la calidad de los servicios de Internet es menor incluso que el agua, la electricidad o el gas.
El problema con el status quo es que, a diferencia del agua, la electricidad o el gas, Internet todavía es joven y se está desarrollando rápidamente. Constantemente estamos encontrando nuevos usos para ello. El más revolucionario aún no está abierto, pero los planes de paquete sofocan la posibilidad de competencia e innovación. Miles de millones de personas quedan fuera de la revolución digital debido a las circunstancias del nacimiento, o porque su país está demasiado lejos del cable troncal submarino. Los satélites geoestacionarios aún brindan Internet a grandes regiones del planeta a un precio depredador.
Starlink, que distribuye continuamente Internet desde el cielo, viola este modelo. No conozco otra forma mejor de conectar miles de millones de personas a Internet. SpaceX está en camino de convertirse en un proveedor de servicios de Internet y, potencialmente, una empresa de Internet que compite con Google y Facebook. Apuesto a que nunca pensaste en eso.
El hecho de que Internet por satélite sea la mejor opción no es obvio. SpaceX y solo SpaceX están en condiciones de crear rápidamente una extensa constelación de satélites, porque solo mató una década para romper el monopolio militar-gubernamental en el lanzamiento de naves espaciales. Incluso si Iridium hubiera superado diez veces el número de teléfonos celulares en el mercado, aún no se hubiera utilizado ampliamente con los pads tradicionales. Sin SpaceX y su modelo de negocio único, es probable que la Internet satelital global simplemente nunca suceda.
El segundo gran golpe será en astronomía. Después del lanzamiento de los primeros 60 satélites Starlink, comenzó una ola de críticas de la comunidad astronómica internacional, diciendo que un número significativamente mayor de satélites bloquearía su acceso al cielo nocturno. Hay un dicho: entre los astrónomos, el más frío con el telescopio más grande. Sin exagerar, participar en astronomía en la era moderna es una tarea architrual, que recuerda una lucha continua para mejorar la calidad del análisis en el contexto de la creciente contaminación lumínica y otras fuentes de ruido.
Por lo menos, el astrónomo necesita miles de satélites brillantes que parpadean en el foco del telescopio. De hecho, el primer grupo de Iridium ganó notoriedad por dar "luz" debido a los grandes paneles que reflejaban la luz solar en pequeñas áreas de la Tierra. Sucedió que alcanzaron el brillo de un cuarto de la luna y, a veces, incluso dañaron accidentalmente sensores astronómicos sensibles. Los temores de que Starlink invada las bandas de radio utilizadas en radioastronomía no son infundados.
Si descarga la aplicación de rastreo satelital, puede ver docenas de satélites volando en el cielo en una tarde despejada. Los satélites son visibles después del atardecer y antes del amanecer, pero solo cuando están iluminados por los rayos del sol. Más tarde, durante la noche, los satélites son invisibles a la sombra de la Tierra. Pequeños, extremadamente distantes, se mueven muy rápido. Existe la posibilidad de que oscurezcan una estrella distante por menos de un milisegundo, pero creo que incluso detectar esta es una hemorroides más.
Nació una gran preocupación debido a la llamarada del cielo porque la capa de satélite de primer lanzamiento se construyó cerca del terminador de la Tierra, es decir. noche tras noche, Europa, y era verano, vio una imagen épica de cómo los satélites vuelan en el cielo al anochecer. Además, las simulaciones basadas en informes de la FCC mostraron que los satélites en órbita a 1.150 km serán visibles incluso después de que pase el crepúsculo astronómico. En general, el crepúsculo pasa por tres etapas: civil, marina y astronómica, es decir. cuando el sol está 6, 12 y 18 grados debajo del horizonte, respectivamente. Al final del crepúsculo astronómico, los rayos del sol se encuentran a unos 650 km de la superficie en el cenit, mucho más allá de la atmósfera y la mayor parte de la órbita terrestre baja. Según los datos del sitio web de Starlink , creo que todos los satélites se colocarán a una altitud inferior a 600 km. En este caso, se pueden ver al anochecer, pero no después del anochecer, lo que reducirá significativamente las posibles consecuencias para la astronomía.
El tercer problema son los desechos orbitales. En una publicación anterior, señalé que los satélites y los escombros por debajo de 600 km dejarán sus órbitas dentro de unos años debido a la resistencia atmosférica, lo que reduce en gran medida la posibilidad del síndrome de Kessler. SpaceX interfiere con la suciedad, como si no pensaran en los desechos espaciales en absoluto. Cuando miro los detalles de la implementación de Starlink, me resulta difícil imaginar la mejor manera de reducir la cantidad de basura en órbita.
Los satélites se muestran a una altitud de 350 km, luego vuelan a su órbita prevista utilizando los motores incorporados. Todos los satélites que murieron en el lanzamiento saldrán de órbita en unas pocas semanas y no se enrollarán en un lugar superior a los próximos mil años. Dicha ubicación implica estratégicamente pruebas de entrada gratuita. Además, los satélites Starlink tienen una sección transversal plana, lo que significa que, al perder el control de la altitud, entran en capas densas de la atmósfera.
Pocas personas saben que SpaceX se convirtió en un pionero en la astronáutica, comenzando a usar tipos alternativos de monturas en lugar de squibs. Casi todas las plataformas de lanzamiento usan el squib cuando despliegan pasos, satélites, carenados, etc., etc., aumentando así la cantidad potencial de basura. SpaceX también elimina deliberadamente los escalones superiores de la órbita, evitando que permanezcan en el espacio para siempre, de modo que no se descompongan allí y no se descompongan en un entorno espacial rígido.
Y finalmente, el último problema que me gustaría mencionar es la posibilidad de que SpaceX reemplace el monopolio existente en Internet, creando el suyo. En su nicho, SpaceX ya ha monopolizado los lanzamientos. Solo el deseo de los gobiernos rivales de obtener acceso garantizado al espacio no les permite descartar misiles caros y obsoletos, que a menudo son ensamblados por grandes contratistas de defensa monopólicos.
No es tan difícil imaginar cómo en 2030 SpaceX lanzará 6,000 de sus satélites anualmente, además de varios satélites espías, desde una memoria antigua. Los satélites SpaceX baratos y confiables comenzarán a vender "espacio en rack" para dispositivos de terceros. Cualquier universidad que haya creado una cámara adecuada para su uso en el espacio podrá ponerla en órbita, y no será necesario cubrir los costos de construir una plataforma espacial completa. Con tal acceso avanzado e ilimitado al espacio, Starlink ya está asociado con satélites, mientras que los fabricantes históricos son cosa del pasado.
Hay ejemplos de compañías con visión de futuro en la historia que han ocupado un nicho tan grande en el mercado que sus nombres se han convertido en nombres comunes: Hoover, Westinghouse, Kleenex, Google, Frisbee, Xerox, Kodak, Motorola, IBM.
Puede surgir un problema cuando una empresa pionera se involucra en prácticas anticompetitivas para mantener su participación en el mercado, aunque esto a menudo no ha estado prohibido desde el presidente Reagan. SpaceX puede retener el monopolio de Starlink al obligar a otros desarrolladores de constelaciones de satélites a lanzar satélites en viejos cohetes soviéticos. Acciones similares tomadas por la compañía United Aircraft and Transportation , junto con la fijación del precio del correo, lo llevaron al colapso en 1934. Afortunadamente, es poco probable que SpaceX mantenga para siempre un monopolio absoluto sobre los cohetes reutilizables.
Aún más preocupante es el hecho de que el despliegue de SpaceX de decenas de miles de satélites en órbita baja puede diseñarse como una cooptación del dominio público. Una empresa privada, que persigue ganancias personales, está adquiriendo la propiedad permanente de posiciones orbitales que antes eran generalmente accesibles y no ocupadas. Y aunque las innovaciones de SpaceX hicieron posible ganar dinero realmente en el vacío, la mayor parte del capital intelectual de SpaceX se construyó sobre los miles de millones de dólares asignados del presupuesto de investigación.
Por un lado, se necesitan leyes para proteger la inversión privada, la investigación y el desarrollo. Sin esta protección, los innovadores no podrán financiar proyectos ambiciosos o trasladar a sus empresas a donde se les proporcionará dicha protección. En cualquier caso, el público sufre porque no se forma ningún beneficio. , , , — , . , . SpaceX . , , .
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