شبكة Wi-Fi العالمية أقرب مما تبدو عليه

طلبت شركة OneWeb الأمريكية الناشئة 900 قمر صناعي لإنشاء شبكة فضائية عالمية للوصول إلى الإنترنت. ستقوم شركة إيرباص الفرنسية بتطوير هذه الأقمار الصناعية وإطلاق روسكوزموس.

فكرة الإنترنت عبر الأقمار الصناعية العالمية كانت موجودة منذ ربع قرن. اليوم ، يمر حلم تغطية 3G أو 4G عالميًا بمرحلة جديدة ، والآن يتكشف سباق فضائي كامل بين عملاقين تكنولوجيين. من ناحية ، SpaceX و Google ، من ناحية أخرى ، OneWeb ، التي تم إنشاؤها من قبل مؤسسي Virgin Galactic و Qualcomm و O3b.

في الآونة الأخيرة ، أصبح من المعروف أن Facebook تخلى عن أحلامه في الإنترنت الفضائية ، مع التركيز على تطوير أجهزة إعادة الإرسال غير المأهولة على ارتفاعات عالية.

ظهرت أنظمة الأقمار الصناعية مثل Inmarsat و Iridium في التسعينيات وتوفر اليوم خدمات الإنترنت والهاتف. أنها توفر تغطية عالمية تقريبًا أو بالكامل ، ولكنها ليست شائعة. لكن التكلفة العالية للاتصالات الفضائية أدت إلى النصر الكامل لمشغلي الهاتف المحمول. الآن مطلوب الإنترنت عبر الأقمار الصناعية فقط حيث لا توجد أبراج خلوية ، ولأولئك الذين هم على استعداد للدفع من بضعة دولارات في الدقيقة.

يرتبط قيد آخر مع الإنترنت عبر الأقمار الصناعية - وقت الاستجابة. تتطاير إشارة الراديو بسرعة الضوء ، ولكن المسافة المقطوعة في الفضاء تتسبب بالفعل في تأخير ملحوظ ، مما يقلل بشكل كبير من جاذبية المستخدم.

هنا يجب توضيح أن الأقمار الصناعية يمكن أن تدور في مدارات مختلفة : من الأرض القريبة المنخفضة (NOO) ، الارتفاع 400-1200 كم ، إلى الأرض الثابتة (GSO) ، على ارتفاع 36000 كم.

كل مدار له مزاياه وعيوبه. منخفض يتطلب عددًا كبيرًا من الأقمار الصناعية ، لأن كلما انخفض الارتفاع ، كلما كان نصف قطر منطقة بث القمر الصناعي أصغر. لكن تأخر الإشارة صغير وقابل للمقارنة مع الاتصالات الأرضية. ثابت بالنسبة للأرض - يسمح لقمر صناعي واحد ببث نصف الكرة الأرضية تقريبًا. ولكن مع هذا الاتصال ، يصل الأمر ping إلى ثانية - عليك نسيان ألعاب الشبكة والثرثرة على Skype.



هناك مشكلة أخرى مع الأقمار الصناعية الثابتة - كلما كان جهاز الاستقبال أقرب إلى القطبين ، كلما كان الاتصال أسوأ ، لأنه القمر الصناعي مرئي بالقرب من الأفق ، ويجب أن تمر الإشارة على طول سطح الأرض ، مما يضيف ضوضاء. من أجل اتصال مستقر ، عليك رفع الهوائيات أعلى.

اتضح أنه لإنشاء شبكة ساتلية ذات إنترنت "سريع" ، لم يبق شيء سوى إطلاق مجموعة كبيرة من الأجهزة في مدار منخفض. على سبيل المثال ، تدور الأقمار الصناعية Iridium على ارتفاع 800 كم ، هناك حوالي 70 منها في مجموعة ، كل منها يزن 680 كجم ويكلف 5 ملايين دولار. ولكن حتى إذا نسيت تكلفة الاتصال ، فإن كل قمر صناعي في هذه المجموعة قادر على دعم 1100 اتصال فقط ، أي في ذروتها ، ستوفر Iridium للإنترنت حوالي 70 ألف مستخدم.

بعد إفلاس الجيل الأول من شركات الاتصالات ، بدأ رجل الأعمال جريج ويلر مرحلة جديدة من إنترنت الفضاء في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.



قرر إعطاء ضوء WWW للبلدان النامية ، وتوفير الوصول إلى الشبكة لثلاثة مليارات شخص في أفريقيا وآسيا وأوقيانوسيا. تحقيقا لهذه الغاية ، طورت الشركة الناشئة O3b ، التي تم إنشاؤها في عام 2008 ، تصميمًا جديدًا للمركبات الفضائية لمدار يبلغ متوسطه 8 آلاف كيلومتر ، وبدأت في الإطلاق.



تم دعم المشروع من قبل العديد من الشركات ، بما في ذلك جوجل. تلقت شركة Wyler ، في المجمل ، حوالي 1.2 مليار دولار من الاستثمارات ، وبدأت بجدية في تنفيذ المهمة. مع إطلاقين ، بحلول عام 2014 ، تم وضع ثمانية مركبات فضائية O3b في المدار على ارتفاع 8 آلاف كيلومتر. تم تنفيذ عمليات الإطلاق بواسطة صواريخ Soyuz-ST-B الروسية مع كتلة Fregat المعززة مع إطلاقين من Cosuodmrome.



الآن يعمل النظام بنشاط في أفريقيا وباكستان والمحيط الهادئ ،



لكن التغطية غير المكتملة لا تسمح بأن يعتبر O3b نظامًا عالميًا بشكل كامل.



لذلك ، ذهب Wyler إلى أبعد من ذلك للترويج لفكرة كوكبة الأقمار الصناعية منخفضة المدار. مع ذلك ، تمكن من إلهام مؤسس شركة الفضاء SpaceX ، Ilon Mask. ومع ذلك ، بحلول نهاية عام 2014 ، اختلف ويلير ومسك على أفكار التنفيذ الفني للمشروع. أراد Wyler الأقمار الصناعية الرخيصة والصغيرة ، وكان Mask أيضًا مهتمًا بالأقمار الصغيرة ، ولكن الأكثر تعقيدًا والمكلفة.

نتيجة لذلك ، لم يجد Wyler لغة مشتركة مع Google أو SpaceX ، ولكنه وجد مستثمرين جدد. تم دعم مشروع Wyler من قبل مالك الفضاء الآخر ، ريتشارد برانسون ، المعروف بمشاريعه في السفر إلى الفضاء.

وتخطط شركته ، Virgin Galactic ، ليس فقط لإطلاق طائرة صواريخ الفضاء تحت المدارية ، ولكن أيضًا إطلاق أقمار صناعية صغيرة باستخدام صاروخ Launcher One.



كوالكوم ، الشركة المصنعة للرقائق الدقيقة للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية ، ومطور أنظمة الاتصالات اللاسلكية ، انحازت أيضًا إلى Wyler. قامت الشركات الثلاث O3b و Virgin و Qualcomm بتأسيس OneWeb ، والتي بدأت مشروعًا طموحًا. لم يتم الإبلاغ عن المبلغ الذي استثمرته الشركات المؤسسة ، ولكن بالإضافة إلى ذلك ، تمكنت من جمع 500 مليون دولار

، ويقدر أن عدة آلاف من الأقمار الصناعية الصغيرة ستدور على ارتفاع 800-950 كم. سيتعين على كل قمر صناعي أن يزن حوالي 150 كيلوجرامًا ويتكلف من 350 ألف دولار إلى 500 ألف دولار ، وسيتطلب إجمالي التمويل حوالي 3 مليارات دولار.

بدأت الشركة على الفور في البحث عن مصنع يمكنه بناء أسطول كامل من الأقمار الصناعية من الدفعة الأولى - 900 قطعة - وهذا هو ضعف عدد الأقمار الصناعية القابلة للتشغيل في المدار بالقرب من الأرض. في الأسبوع الماضي ، تم الإعلان عن فائز محظوظ : يجب على عملاق الطيران الفرنسي ايرباص إنتاج أول 10 عينات في مصنعها ، ومن ثم من المقرر نقل الإنتاج إلى الولايات المتحدة. يتم التعهد بالتجميع بكامل قوته في المدار بحلول عام 2019.



أمس ، تفاخر روسكوزموسأن إطلاق المجموعة ستتم بواسطة 21 مركبة إطلاق Soyuz و 39 LauncherOne. على ما يبدو ، لم يكن Ilon Mask موثوقًا بهذا لأسباب تتعلق بالمبدأ. ربما يمكن أن تفعل ذلك من قبل الصين ، لكن مؤسسي OneWeb لديهم بالفعل تجربة ناجحة في العمل مع Roscosmos. ومن الناحية الفنية ، ليست حقيقة أن وحدات رفع تردد التشغيل الصينية قادرة على المقارنة مع "الفرقاطة" الروسية . وفقًا لقصص المطورين ، تسمح كتلة Frigate المعززة لما يصل إلى 50 بدءًا لمحرك السير ، أي تحديد مدار خمسين قمرًا صناعيًا. حتى الآن ، الرقم القياسي لـ "Frigate" هو 6 قطع ، ولكن الإطلاق بموجب العقد مع OneWeb سيسمح برفع الأداء إلى 32.



ربما ، سوف تكون صواريخ التحويل Dnepr مفيدة في مثل هذا العمل. لتشتيت اثنتين أو ثلاث عشرة من السواتل الصغيرة - ما زالوا يعرفون كيف منذ ذلك الحين عندما كانت الصواريخ البالستية "Voivode". من الممكن أن تكون النسخة الخفيفة من "Hangar" ، التي ستحل الآن محل "Roar" التحويل ، مرتبطة بنفس العمل.

مؤسس SpaceX ، Elon Musk ، تصور أيضًا كوكبه الفضائي الخاص به ، مع الاتصالات والمرحلات بين الأقمار الصناعية. تتزامن نواياه إلى حد كبير مع مشروع OneWeb ، باستثناء أن التكلفة الإجمالية للنظام تبلغ 10 مليارات دولار.

تم استثمار مليار دولار بالفعل في المشروع من Google وأصدقائها. افتتح Elon Musk مختبر تصنيع الأقمار الصناعية في سياتل ، وهو جاد في إنشاء النماذج الأولية الأولى. وفي المستقبل يكمن احتمال 4000 مركبة فضائية. وفقا لمسك ، فهو بحاجة إلى الإنترنت عبر الأقمار الصناعية لتمويل استعمار المريخ ، الذي خطط له. قد يكون الدافع الأكثر واقعية هو أن مسك يقوم بتحميل قدرات بناء الصواريخ سبيس إكس مع عمله. مع مثل هذا النظام الضخم غير الحكومي ، يحصل Musk على فرصة اختبار نظامه للصواريخ الفضائية القابل لإعادة الاستخدام Falcon-9R مرارًا ، والصاروخ الثقيل Falcon Heavy.

إذا تحدثنا عن مشاريع الإنترنت الفضائية التجارية الروسية ، فمن الجدير بالذكر زوجين.

تقوم Dauria Aerospace بتطوير تصميم للقمر الصناعيPyxis تزن حوالي 100 كيلوجرام لإطلاقها في المدار الإهليلجي للغاية "Lightning". وبحسب الحسابات ، ستتمكن أربعة أقمار صناعية من توفير الإنترنت لـ 15 ألف مستخدم في المناطق القطبية الشمالية.



في الواقع ، هذا المشروع أقرب إلى تكنولوجيا الأجهزة المستقرة بالنسبة إلى الأرض في أبعد نقطة من مدارها ، ستكون الأقمار الصناعية بعيدة عن الأرض بنفس 36 ألف كيلومتر. ستبقى مشكلة تأخير الاتصال ، ولكن Pyxis ستكون قادرة على "تعليق" فوق القطب الشمالي ، وليس خط الاستواء ، وتوفير التواصل لجميع الذين يحتاجون إليه في القطب الشمالي. الآن تبحث الشركة عن الاستثمار في تنفيذ المشروع.



مشروع أكثر طموحًا عند بدء تشغيل Yaliny. مؤلفو المشروع على استعداد لإنشاء الإنترنت عبر الأقمار الصناعية العالمية الخاصة بهم ، وهم الآن مشغولون في تطوير نموذج القمر الصناعي. لم يكشفوا عن التفاصيل التقنية ، من المعروف فقط أنه تم استثمار حوالي 2 مليون دولار في Yaliny ، وهو ما لا يكفي بشكل واضح للتنافس بجدية مع OneWeb أو Google / SpaceX.

على أي حال ، يمكن أن يؤدي تنفيذ أي من هذه المشاريع إلى تغييرات كبيرة ليس فقط على الأرض ، ولكن أيضًا في الفضاء. على سبيل المثال ، الآن هناك عقبة كبيرة أمام تطوير المركبات الفضائية الصغيرة هي صعوبة نقل البيانات. وصلت السواتل الصغيرة والمتناهية الصغر بالفعل إلى النقطة التي يمكنها فيها تجميع كميات كبيرة من البيانات التي لا تستطيع فعليًا الإرسال إلى الأرض عبر قنوات الاتصال التي يمكن الوصول إليها. يمكن أن تعمل اتصالات الليزر على إصلاح ذلك ، ولكن الجو والطقس يتداخلان معها.

إذا كان من الممكن نقل البيانات مباشرة إلى الشبكة ، فينبغي أن يعطي هذا دفعة قوية لتطوير السواتل الصغيرة ، وإنشاء العديد من تطبيقات المستخدم على أساسها. على سبيل المثال ، سيقوم الجيش الأمريكي الآن باختبار خادم إنترنت عبر الأقمار الصناعية.



في سياق شبكة Wi-Fi العالمية ، سيكون من الممكن نشر قدرات الخادم في المدار بهدوء - وهذا سيوفرهم من الفيضانات عندما تنكسر أنابيب المياه أو انقطاع التيار الكهربائي أو غيرها من التهديدات "الأرضية". ستكون هناك مشاكل في الفضاء ، ولكن يمكن حلها إذا رغبت في ذلك وضرورة.

Source: https://habr.com/ru/post/ar380977/