Haftungsausschluss . Der Artikel ist eine ergänzende, überarbeitete und aktualisierte Übersetzung einer Veröffentlichung von Nathan Hurst. Einige Informationen aus dem Artikel über Nanosatelliten wurden auch bei der Konstruktion des Endmaterials verwendet.
Unter Astronomen gibt es eine Theorie (oder vielleicht eine Warngeschichte) namens Kessler-Syndrom, benannt nach dem NASA-Astrophysiker, der sie 1978 vorgeschlagen hat. In diesem Szenario trifft ein umlaufender Satellit oder ein anderes Objekt versehentlich auf einen anderen und zerbricht in Stücke. Diese Teile drehen sich mit einer Geschwindigkeit von Zehntausenden von Stundenkilometern um die Erde und zerstören alles auf ihrem Weg, einschließlich anderer Satelliten. Es löst eine katastrophale Kettenreaktion aus, die in einer Wolke von Millionen von nicht funktionierenden Weltraummüllteilen endet, die sich endlos um den Planeten drehen.
Ein solches Ereignis kann den erdnahen Weltraum unbrauchbar machen, neue Satelliten zerstören und möglicherweise den Zugang zum Weltraum als Ganzes blockieren.
Als SpaceX
die FCC (Federal Communications Commission - USA)
aufforderte , 4.425 Satelliten in die erdnahe Umlaufbahn (LEO) zu senden, um das globale Hochgeschwindigkeitsinternet bereitzustellen, war die FCC darüber besorgt. Seit mehr als einem Jahr
beantwortet das Unternehmen
Fragen aus Kommissionen und Petitionen von Wettbewerbern, die eingereicht wurden, um eine Erklärung abzulehnen, einschließlich der Vorlage eines „Plans zur Reduzierung von Trümmern in der Umlaufbahn“, um die Befürchtungen der Kessler-Apokalypse zu zerstreuen. Am 28. März erteilte die FCC das Angebot von SpaceX.
Weltraummüll ist nicht das einzige Anliegen der FCC, und SpaceX ist nicht die einzige Organisation, die versucht, Satellitenkonstellationen der nächsten Generation aufzubauen. Eine Handvoll neuer und alter Unternehmen nutzen neue Technologien, entwickeln neue Geschäftspläne und beantragen bei der FCC den Zugang zu Teilen des Kommunikationsspektrums, die sie benötigen, um die Erde mit einem schnellen und zuverlässigen Internet zu erreichen.
Große Namen sind beteiligt - von Richard Branson bis Elon Musk - zusammen mit viel Geld. Derzeit hat Bransons OneWeb 1,7 Milliarden US-Dollar gesammelt, und Gwinn Shotwell, President und Chief Operating Officer von SpaceX, hat das Projekt auf 10 Milliarden US-Dollar geschätzt.
Natürlich gibt es große Probleme, und die Geschichte legt nahe, dass sie sich ziemlich nachteilig auswirken. Gute Jungs versuchen, die digitale Kluft in unterversorgten Regionen zu überwinden, während böse Jungs versuchen, illegale Satelliten auf Raketen zu installieren. Und all dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Nachfrage nach Datenlieferungen rapide steigt: Laut einem Cisco-Bericht überschritt der weltweite Internetverkehr 2016 1 Sextillion Bytes und beendete damit die Ära der Zettabytes.
Wenn das Ziel darin besteht, einen guten Internetzugang bereitzustellen, der vorher nicht existierte, sind Satelliten ein kluger Weg, dies zu erreichen. Tatsächlich tun Unternehmen dies seit Jahrzehnten mit Hilfe großer geostationärer Satelliten (GSOs), die sich in einer sehr hohen Umlaufbahn befinden und deren Rotationsperiode gleich der Rotationsgeschwindigkeit der Erde ist, aufgrund derer sie über eine bestimmte Region fixiert sind. Mit Ausnahme einiger eng fokussierter Aufgaben, beispielsweise der Aufnahme der Erdoberfläche mit 175 Satelliten mit niedriger Umlaufbahn und der Übertragung von 7 Petabyte Daten mit einer Geschwindigkeit von 200 Mbit / s zur Erde oder der Aufgabe, Fracht zu verfolgen oder Zugang zu einem Netzwerk an Militärbasen zu gewähren, war dies bei dieser Art der Satellitenkommunikation nicht der Fall schnell und zuverlässig genug, um mit dem heutigen Glasfaser- oder Kabel-Internet zu konkurrieren.
Nicht-GSOs umfassen Satelliten, die in einer Umlaufbahn in der Mitte der Erde (Medium Earth Orbit, MEO) in Höhen von 1900 bis 35000 km über der Erdoberfläche operieren, und Satelliten mit niedriger Umlaufbahn (Low Earth Orbit, LEO), auf deren Umlaufbahnen sich befinden Höhen unter 1900 km. Heutzutage werden LEOs immer beliebter, und in naher Zukunft wird erwartet, dass die meisten sicher sind, wenn nicht alle Satelliten so sind.
Mittlerweile gibt es seit langem Vorschriften für nicht geostationäre Satelliten, die zwischen Agenturen innerhalb und außerhalb der USA aufgeteilt sind: NASA, FCC, DOD, FAA und sogar die Internationale Fernmeldeunion der Vereinten Nationen - alles in diesem Spiel.
Aus technologischer Sicht gibt es jedoch einige große Vorteile. Die Kosten für den Bau eines Satelliten sanken, da sich Gyroskope und Batterien aufgrund der Entwicklung von Mobiltelefonen verbesserten. Ihr Start wurde auch billiger, teilweise aufgrund der geringeren Größe der Satelliten selbst. Die Kapazität hat zugenommen, die Kommunikation zwischen Satelliten hat die Systeme schneller gemacht, und große Platten, die zum Himmel zeigen, sind bereits aus der Mode gekommen.
11 Unternehmen haben sich zusammen mit SpaceX bei der FCC beworben, von denen jedes das Problem auf seine Weise löst.
Elon Musk kündigte das SpaceX Starlink-Programm im Jahr 2015 an und eröffnete eine Niederlassung in Seattle. Er sagte gegenüber den Mitarbeitern: "Wir wollen das Satellitenkommunikationssystem genauso revolutionieren wie die Raketenwissenschaft."
Im Jahr 2016 reichte das Unternehmen einen Antrag bei der US-amerikanischen Federal Communications Commission ein, die um Erlaubnis ersucht, bis 2021 1.600 Satelliten zu starten (anschließend wurde die Anzahl auf 800 reduziert) und die verbleibenden bis 2024 zu starten. Diese erdnahen Satelliten werden in 83 verschiedenen Umlaufbahnebenen umkreisen. Die Konstellation, die sogenannte Satellitengruppe, kommuniziert über optische (Laser-) Kommunikationsleitungen an Bord miteinander, sodass Daten über den Himmel reflektiert und nicht auf den Boden zurückgeführt werden können - über eine lange "Brücke" und nicht nach unten und oben gesendet.
Vor Ort werden Kunden einen neuen Terminaltyp mit elektronisch gesteuerten Antennen installieren, die automatisch mit dem Satelliten verbunden werden und derzeit das beste Signal liefern - ähnlich wie ein Mobiltelefon Türme auswählt. Wenn sich LEO-Satelliten relativ zur Erde bewegen, wechselt das System etwa alle 10 Minuten zwischen ihnen. Und da laut Patricia Cooper, Vizepräsidentin für Satellitensteuerung bei SpaceX, Tausende von Menschen das System nutzen werden, stehen immer mindestens 20 zur Auswahl.
Das Bodenterminal sollte billiger und einfacher zu installieren sein als herkömmliche Satellitenschüsseln, die physisch auf den Teil des Himmels ausgerichtet sein sollten, in dem sich der entsprechende geostationäre Satellit befindet. SpaceX sagt, dass das Terminal nicht größer als eine Pizzaschachtel sein wird (obwohl es nicht angibt, welche Größe Pizza hat).
Die Kommunikation erfolgt in zwei Bändern des Frequenzspektrums: Ka und Ku. Beide gehören zum Funkspektrum, obwohl sie viel höhere Frequenzen verwenden als die für Stereo. Das Ka-Band ist das höhere von beiden mit Frequenzen zwischen 26,5 GHz und 40 GHz, während das Ku-Band im Spektrum zwischen 12 GHz und 18 GHz liegt. Starlink erhielt die FCC-Genehmigung zur Verwendung bestimmter Frequenzen. Normalerweise wird die Aufwärtsverbindung vom Terminal zum Satelliten bei Frequenzen von 14 GHz bis 14,5 GHz und die Abwärtsverbindung von 10,7 GHz bis 12,7 GHz betrieben, und der Rest wird für verwendet Telemetrie, Tracking und Steuerung sowie zur Verbindung von Satelliten mit dem terrestrischen Internet.
Zusätzlich zu FCC-Anwendungen schweigt SpaceX und hat noch nicht über seine Pläne gesprochen. Und es ist schwierig, technische Details herauszufinden, da SpaceX den gesamten Systembetrieb übernimmt, von Komponenten, die auf Satelliten verwendet werden, bis zu Raketen, die sie in den Himmel bringen. Für den Erfolg des Projekts hängt dies jedoch davon ab, ob der Dienst Geschwindigkeiten zum gleichen Preis sowie Zuverlässigkeit und eine gute Benutzeroberfläche bieten kann, die mit denen von Glasfasern vergleichbar oder besser sind.
Im Februar brachte SpaceX seine ersten beiden Prototypen von Starlink-Satelliten auf den Markt, eine zylindrische Form mit Sonnenkollektoren in Form von Flügeln. Tim und Struppi A und B sind ungefähr einen Meter lang, und Musk bestätigte via Twitter, dass sie erfolgreich kommuniziert haben. Wenn die Prototypen weiterhin funktionieren, werden bis 2019 Hunderte weitere hinzukommen. Sobald das System in Betrieb genommen wird, ersetzt SpaceX fortlaufend stillgelegte Satelliten, um das Auftreten von Weltraummüll zu verhindern. Das System weist sie an, ihre Umlaufbahnen zu einem bestimmten Zeitpunkt zu senken. Danach beginnen sie zu fallen und in der Atmosphäre auszubrennen. Unten in der Abbildung sehen Sie, wie das Starlink-Netzwerk nach 6 Starts aussieht.
Ein bisschen Geschichte
In den 80er Jahren war HughesNet ein Innovator in der Satellitentechnologie. Kennen Sie die grauen Antennen von der Größe einer kleinen Schüssel, die DirecTV außerhalb von Häusern montiert? Sie stammen von HughesNet, das selbst dank des Luftfahrtpioniers Howard Hughes entstanden ist. „Wir haben eine Technologie erfunden, mit der wir interaktive Kommunikation über Satellit ermöglichen können“, sagt EVP Mike Cook.
In jenen Tagen besaß das damalige Unternehmen Hughes Network Systems DirecTV und kontrollierte große geostationäre Satelliten, die Informationen an Fernseher sendeten. Damals und heute bot das Unternehmen auch Dienstleistungen für Unternehmen an, beispielsweise die Abwicklung von Kreditkartentransaktionen an Tankstellen. Der erste gewerbliche Kunde war Walmart, der Mitarbeiter im ganzen Land mit einem Home Office in Bentonville verbinden wollte.
Mitte der 90er Jahre schuf das Unternehmen ein hybrides Internet-System namens DirecPC: Der Computer eines Benutzers sendete eine DFÜ-Verbindungsanforderung an einen Webserver und erhielt eine Antwort über Satellit, die die angeforderten Informationen mit einer viel schnelleren Geschwindigkeit an das Kennzeichen des Benutzers sendete, als es die DFÜ-Kommunikation bieten könnte .
Um das Jahr 2000 begann Hughes, bidirektionale Netzwerkzugangsdienste anzubieten. Es war jedoch eine entmutigende Aufgabe, die Kosten für den Service, einschließlich der Kosten für Kundenausrüstung, so niedrig zu halten, dass die Leute sie kaufen konnten. Dafür entschied das Unternehmen, dass es eigene Satelliten benötigte, und startete 2007 Spaceway. Laut Hughes war dieser bisher verwendete Satellit beim Start besonders wichtig, da er als erster die Onboard-Paketvermittlungstechnologie unterstützte. Tatsächlich war er der erste Raumschalter, der einen zusätzlichen Sprung in Form einer Bodenstation für die Kommunikation entfernte Abonnenten untereinander. Seine Kapazität beträgt über 10 Gbit / s, 24 Transponder mit 440 Mbit / s, sodass einzelne Teilnehmer bis zu 2 Mbit / s für die Übertragung und bis zu 5 Mbit / s zum Herunterladen haben können. Spaceway 1 wurde von Boeing auf Basis der Satellitenplattform Boeing 702 hergestellt. Das Startgewicht des Geräts betrug 6080 kg. Derzeit ist Spaceway 1 eines der schwersten kommerziellen Raumschiffe (SC) - es hat den Rekord des Satelliten Inmarsat 4 F1 (5959 kg) gebrochen, der einen Monat zuvor mit dem Raketenwerfer Atlas 5 gestartet wurde. Während das schwerste kommerzielle GSO laut Wikipedia, das 2018 eingeführt wurde, eine Masse von 7 Tonnen hat. Das Gerät ist mit einem Ka-Bereich für Relais-Nutzlast (PN) ausgestattet. PN enthält ein gesteuertes 2-Meter-Phasenantennenarray, das aus 1.500 Elementen besteht. PN bildet eine Mehrstrahlabdeckung, um die Übertragung verschiedener TV-Programmnetze in verschiedenen Regionen zu ermöglichen. Eine solche Antenne ermöglicht den flexiblen Einsatz von Raumfahrzeugfähigkeiten unter sich ändernden Marktbedingungen.
In der Zwischenzeit verbrachte ein Unternehmen namens Viasat etwa zehn Jahre in Forschung und Entwicklung, bevor es 2008 seinen ersten Satelliten startete. Dieser als ViaSat-1 bezeichnete Satellit enthält einige neue Technologien, wie beispielsweise die Wiederverwendung von Frequenzen. Dies ermöglichte es dem Satelliten, zwischen verschiedenen Bandbreiten zu wählen, um Daten störungsfrei zur Erde zu übertragen, selbst wenn er Daten zusammen mit dem Strahl eines anderen Satelliten übertrug, konnte er diesen Spektralbereich in nicht benachbarten Verbindungen wiederverwenden.
Dies lieferte eine höhere Geschwindigkeit und Leistung. Laut Rick Baldridge, Präsident von Viasat, betrug der Durchsatz bei seiner Inbetriebnahme 140 Gbit / s - mehr als bei allen anderen Satelliten in den USA zusammen.
"Der Satellitenmarkt war wirklich für Leute, die keine Wahl hatten", sagt Boldridge. „Wenn Sie nicht auf andere Weise darauf zugreifen konnten, war dies die Technologie des letzten Auswegs. Tatsächlich war die Abdeckung weit verbreitet, erlaubte jedoch nicht die Übertragung vieler Daten. Daher wurde diese Technologie hauptsächlich für Aufgaben wie Transaktionen an Tankstellen eingesetzt. “
Im Laufe der Jahre haben HughesNet (derzeit im Besitz von EchoStar) und Viasat immer schnellere geostationäre Satelliten erstellt. HughesNet brachte 2012 EchoStar XVII (120 Gbit / s), 2017 EchoStar XIX (200 Gbit / s) auf den Markt und plant, EchoStar XXIV im Jahr 2021 auf den Markt zu bringen, das den Verbrauchern nach eigenen Angaben 100 Mbit / s bieten soll.
ViaSat-2 wurde 2017 eingeführt und hat jetzt eine Bandbreite von ca. 260 Gbit / s. Für 2020 oder 2021 sind drei verschiedene ViaSat-3 geplant, die jeweils verschiedene Teile der Welt abdecken werden. Laut Viasat wird für jedes dieser drei ViaSat-3-Systeme ein Terabit pro Sekunde-Durchsatz prognostiziert, der doppelt so hoch ist wie bei allen anderen Satelliten, die die Erde umkreisen.
„Wir haben so viel Kapazität im Weltraum, dass sich die gesamte Dynamik der Bereitstellung dieses Verkehrs ändert. Es gibt keine Grenzen für das, was bereitgestellt werden kann “, sagt D. K. Sachdev, ein Berater für Satelliten- und Telekommunikationstechnologie, der für LeoSat arbeitet, eines der Unternehmen, das die LEO-Konstellation auf den Markt bringt. "Heute werden alle Mängel von Satelliten nacheinander beseitigt."
Dieses ganze Rennen der Geschwindigkeiten erschien nicht zufällig, da das Internet (bidirektionale Kommunikation) das Fernsehen (einseitige Kommunikation) als Dienst, für den Satelliten verwendet werden, zu verdrängen begann.
"Die Satellitenindustrie befindet sich in einem sehr alten Rausch und überlegt, wie sie von der Übertragung unidirektionaler Videos zu vollständigen Daten übergehen wird", sagte Ronald van der Breggen, Compliance Director bei LeoSat. "Es gibt viele Meinungen darüber, wie man das macht, was man macht, welchen Markt man bedient."
Ein Problem bleibt bestehen
Verzögerung Im Gegensatz zur Gesamtgeschwindigkeit ist die Latenz die Zeit, die benötigt wird, um eine Anforderung von Ihrem Computer an das Ziel und zurück zu senden. Angenommen, Sie klicken auf einen Link auf einer Website. Diese Anforderung sollte den Server erreichen und zurückgehen (der Server hat die Anforderung erfolgreich empfangen und gibt Ihnen den angeforderten Inhalt). Danach wird die Webseite geladen.
Wie lange das Laden einer Site dauert, hängt von der Verbindungsgeschwindigkeit ab. Die zum Abschließen der Downloadanforderung erforderliche Zeit ist eine Verzögerung. Normalerweise wird es in Millisekunden gemessen - daher fällt es beim Betrachten des Webs nicht auf, spielt aber beim Spielen von Online-Spielen eine große Rolle. Dennoch gibt es Fakten, wenn Benutzer aus der Russischen Föderation erfolgreich waren und es schaffen, einige der Spiele online zu spielen, selbst wenn die Verzögerungsrate (Ping) nahe einer Sekunde liegt.
Die Verzögerung im Fasersystem hängt von der Entfernung ab, aber normalerweise werden einige Mikrosekunden pro Kilometer die Hauptlatenz von der Ausrüstung eingeführt, obwohl bei optischen Verbindungen von beträchtlicher Länge die Verzögerung aufgrund der Tatsache, dass die Lichtgeschwindigkeit in einer faseroptischen Kommunikationsleitung (FOCL) nur ist, signifikanter ist 60% der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und auch sehr stark von der Wellenlänge abhängig. Laut Baldridge beträgt die Verzögerung beim Senden einer Anfrage an den GSO-Satelliten etwa 700 ms - das Licht bewegt sich in einem Weltraumvakuum schneller als in einer Faser, aber dieser Satellitentyp ist weit entfernt, und deshalb dauert es so lange. Neben Spielen ist dieses Problem für Videokonferenzen, Finanztransaktionen und die Börse, die Kontrolle des „Internet der Dinge“ und andere Anwendungen, die von der Geschwindigkeit der Interaktion abhängen, von Bedeutung.
Aber wie groß ist das Verzögerungsproblem? Der größte Teil der weltweit verwendeten Bandbreite wird für Videos verwendet. Sobald das Video gestartet und ordnungsgemäß gepuffert wird, spielt die Verzögerung keine große Rolle mehr und die Geschwindigkeit wird viel wichtiger. Es überrascht nicht, dass Viasat und HughesNet die Bedeutung der Latenz für die meisten Anwendungen minimieren, obwohl beide daran arbeiten, sie in ihren Systemen zu minimieren. HughesNet verwendet einen Algorithmus, um den Datenverkehr basierend darauf zu priorisieren, was Benutzer zur Optimierung der Datenbereitstellung beachten. Viasat kündigte die Einführung einer Satellitenkonstellation mit mittlerer Umlaufbahn (MEO) an, um das bestehende Netzwerk zu ergänzen. Diese soll die Latenz verringern und die Abdeckung erweitern, auch in hohen Breiten, in denen äquatoriale GSOs eine große Verzögerung aufweisen.
„Wir konzentrieren uns wirklich auf ein großes Volumen und sehr, sehr niedrige Kapitalkosten, um dieses Volumen bereitzustellen“, sagt Baldridge. "Ist die Verzögerung genauso wichtig wie die anderen Funktionen für den Markt, den wir unterstützen?"
Trotzdem gibt es eine Lösung: LEO-Satelliten sind den Benutzern viel näher. Unternehmen wie SpaceX und LeoSat entschieden sich daher für diesen Weg und planten die Bereitstellung einer Konstellation von viel kleineren, näheren Satelliten mit einer erwarteten Verzögerung von 20 bis 30 Millisekunden für Benutzer.
"Der Nachteil ist, dass das LEO-System weniger Verzögerungen verursacht, da es sich in einer niedrigeren Umlaufbahn befindet, aber Sie haben ein komplexeres System", sagt Cook.
"Um eine Konstellation auszurüsten, muss man mindestens Hunderte von Satelliten haben, weil sie sich in einer niedrigen Umlaufbahn befinden und sich um die Erde bewegen, schneller über den Horizont fliegen und verschwinden ... und man muss ein Antennensystem haben, das sie verfolgen kann."Es lohnt sich jedoch, sich an zwei Geschichten zu erinnern. In den frühen 90er Jahren investierten Bill Gates und mehrere seiner Partner etwa 1 Milliarde US-Dollar in ein Projekt namens Teledesic, um ein Breitbandnetz in Regionen bereitzustellen, die sich das Netz nicht leisten können oder in Kürze keine Glasfaserleitungen mehr sehen. Es war notwendig, eine Konstellation von 840 (später wurde die Anzahl auf 288 reduziert) LEO-Satelliten zu bauen. Die Gründer sprachen über die Lösung des Problems der Verzögerungen und wandten sich 1994 an die FCC, um das Ka-Band-Spektrum zu nutzen. Kommt Ihnen das bekannt vor?Teledesic aß ungefähr 9 Milliarden US-Dollar, bevor es 2003 scheiterte.„Diese Idee hat damals aufgrund der hohen Kosten für Wartung und Endbenutzerservices nicht funktioniert, scheint aber jetzt machbar zu sein“, sagt Larry Press , Professor für Informationssysteme an der Universität von Kalifornien in Dominguez Hills, der seitdem LEO-Systeme überwacht wie Teledesic erschien. "Die Technik war dafür nicht weit genug fortgeschritten."Das Mooresche Gesetz und die verbesserte Batterietechnologie, Sensoren und Prozessoren in Mobiltelefonen haben LEO-Konstellationen eine zweite Chance gegeben. Die gestiegene Nachfrage lässt die Wirtschaft attraktiv aussehen. Während die teledesische Saga lief, sammelte eine andere Branche wichtige Erfahrungen beim Start von Kommunikationssystemen in den Weltraum. In den späten 90er Jahren starteten Iridium, Globalstar und Orbcomm gemeinsam über 100 Satelliten mit niedriger Umlaufbahn, um Mobiltelefone abzudecken."Es dauert Jahre, um eine ganze Konstellation zu erstellen, da man eine ganze Reihe von Starts benötigt und es sehr teuer ist", sagt Zach Manchester, Assistenzprofessor für Luft- und Raumfahrt an der Stanford University. "In den letzten fünf Jahren hat sich die terrestrische Infrastruktur von Zelltürmen so weit erweitert, dass die Abdeckung wirklich gut geworden ist und die meisten Menschen erfasst hat."Alle drei Unternehmen gingen schnell bankrott. Und obwohl sich jeder von ihnen neu befand und ein kleineres Spektrum an Diensten für bestimmte Zwecke anbot, wie z. B. Notsignale und Ladungsverfolgung, konnte keiner von ihnen die auf Türmen basierende Mobiltelefonkommunikation ersetzen. In den letzten Jahren hat SpaceX im Rahmen eines Vertrags Satelliten für Iridium gestartet."Wir haben diesen Film schon einmal gesehen", sagt Manchester. "Ich sehe in der gegenwärtigen Situation nichts grundlegend anderes."Wettbewerb
SpaceX und 11 andere Unternehmen (und ihre Investoren) sind anderer Meinung. OneWeb startet in diesem Jahr Satelliten, und es wird erwartet, dass die Dienste bereits im nächsten Jahr bereitgestellt werden. In den Jahren 2021 und 2023 werden weitere Konstellationen mit einem Endziel von 1000 Tbit / s bis 2025 hinzugefügt. O3b, derzeit eine Tochtergesellschaft von SAS, verfügt über eine Konstellation von 16 MEO-Satelliten, die seit mehreren Jahren in Betrieb sind. Telesat betreibt bereits GSO-Satelliten, plant jedoch für 2021 ein LEO-System mit optischen Verbindungen und einer Verzögerung von 30 bis 50 ms.
Upstart Astranis hat auch einen Satelliten im geosynchronen Orbit und wird in den nächsten Jahren weitere einsetzen. Obwohl sie das Problem der Verzögerungen nicht lösen, versucht das Unternehmen, die Kosten drastisch zu senken, indem es mit lokalen Internetanbietern zusammenarbeitet und kleinere und viel billigere Satelliten schafft.LeoSat plant außerdem, 2019 die erste Satellitenserie zu starten und den Bau der „Konstellation“ im Jahr 2022 abzuschließen. Sie werden in 1.400 km Höhe um die Erde fliegen, über optische Kommunikation eine Verbindung zu anderen Netzwerksatelliten herstellen und Informationen im Ka-Band auf und ab übertragen. Sie haben das notwendige Spektrum international erworben, sagt Richard van der Breggen, CEO von LeoSat, und warten auf die baldige Genehmigung durch die FCC.Laut van der Breggen beruhte der Wunsch nach einem schnelleren Satelliten-Internet weitgehend auf der Schaffung größerer und schnellerer Satelliten, die mehr Daten übertragen können. Er nennt es eine "Pipe": Je größer die Pipe, desto mehr kann das Internet sie durchbrechen. Unternehmen wie er finden jedoch neue Verbesserungsmöglichkeiten, indem sie das gesamte System ändern.„Stellen Sie sich den kleinsten Netzwerktyp vor - zwei Cisco-Router und eine Leitung zwischen ihnen“, sagt van der Breggen. "Alle Satelliten stellen einen Draht zwischen den beiden Boxen bereit ... wir werden den gesamten Satz von drei Elementen in den Weltraum liefern."LeoSat plant den Einsatz von 78 Satelliten, die jeweils die Größe eines großen Esstisches haben und etwa 1.200 kg wiegen. Sie wurden von Iridium gebaut und sind mit vier Sonnenkollektoren und vier Lasern (einer an jeder Ecke) für den Anschluss an Nachbarn ausgestattet. Dies ist die Verbindung, die van der Breggen für die wichtigste hält. In der Vergangenheit reflektierten Satelliten ein Signal in Form eines Buchstabens V von einer Bodenstation zu einem Satelliten und dann zu einem Empfänger. Da die LEO-Satelliten niedriger sind, können sie noch nicht projizieren, aber sie können sehr schnell Daten zwischen sich übertragen.Um zu verstehen, wie dies funktioniert, ist es nützlich, sich das Internet als etwas vorzustellen, das eine echte physische Natur hat. Dies sind nicht nur Daten, sondern auch der Ort, an dem diese Daten leben und wie sie sich bewegen. Das Internet wird nicht an einem Ort gespeichert, es gibt Server auf der ganzen Welt, die einige der Informationen enthalten, und wenn Sie darauf zugreifen, nimmt Ihr Computer Daten von dem nächstgelegenen, der das hat, wonach Sie suchen. Wo ist das wichtig? Wie groß ist das? Licht (Information) bewegt sich im Weltraum fast zweimal schneller als in Fasern. Und wenn Sie die Glasfaserverbindung um den Planeten verpassen, sollte sie einen Umweg von Knoten zu Knoten mit Umwegen um Berge und Kontinente machen. Das Satelliten-Internet weist diese Mängel nicht auf, und wenn die Datenquelle trotz einiger vertikaler Entfernungen von einigen tausend Meilen weit entfernt ist,Die Verzögerung beim Ausprobieren von LEO ist geringer als die Verzögerung bei der Verwendung von Glasfaser-Internet. Beispielsweise kann der Ping von London nach Singapur 112 ms anstelle von 186 ms betragen, wodurch die Konnektivität erheblich verbessert wird.So beschreibt van der Breggen die Aufgabe: Eine ganze Branche kann als Entwicklung eines verteilten Netzwerks angesehen werden, das sich nicht vom Internet als Ganzes unterscheidet, sondern nur im Weltraum. Verzögerung und Geschwindigkeit - beide spielen eine Rolle.Obwohl sich die Technologie eines Unternehmens als ausgezeichnet herausstellen mag, ist dies kein antagonistisches Spiel, es wird keine Gewinner oder Verlierer geben. Viele dieser Unternehmen zielen auf unterschiedliche Märkte ab und helfen sich gegenseitig dabei, die Ergebnisse zu erzielen, auf die sie sich verlassen. Für einige sind dies Schiffe, Flugzeuge oder Militärstützpunkte, für andere sind es ländliche Verbraucher oder Entwicklungsländer. Letztendlich verfolgen Unternehmen jedoch ein gemeinsames Ziel: das Internet dort zu schaffen, wo es nicht vorhanden ist oder wo es nicht ausreicht, und dies zu einem Preis, der niedrig genug ist, um ihr Geschäftsmodell aufrechtzuerhalten.„Wir glauben, dass dies keine wirklich konkurrierende Technologie ist. Wir glauben, dass in gewissem Sinne sowohl LEO- als auch GEO-Technologien benötigt werden “, sagt Cook von HughesNet. „Für bestimmte Arten von Anwendungen, wie zum Beispiel das Streamen von Videos, ist das GEO-System sehr, sehr kostengünstig. Wenn Sie jedoch Anwendungen verwenden möchten, die eine geringe Latenz erfordern, ist LEO der richtige Weg. “Tatsächlich hat HughesNet eine Partnerschaft mit OneWeb geschlossen, um Gateway-Technologie bereitzustellen, die den Datenverkehr verwaltet und über das Internet mit dem System interagiert.Möglicherweise haben Sie bemerkt, dass die von LeoSat vorgeschlagene Konstellation fast zehnmal kleiner ist als SpaceX. Das ist in Ordnung, sagt van der Breggen, denn LeoSat beabsichtigt, Unternehmens- und Regierungskunden zu bedienen und wird nur einige bestimmte Bereiche abdecken. O3b verkauft das Internet an Kreuzfahrtschiffe, einschließlich Royal Caribbean, und arbeitet mit Telekommunikationsanbietern in Samoa und auf den Salomonen zusammen, wo es an kabelgebundenen Hochgeschwindigkeitsverbindungen mangelt.Ein kleines Startup in Toronto namens Kepler Communications verwendet winzige CubeSats (die Größe eines Brotlaibs), um Kunden, die keine Latenz benötigen, Netzwerkzugriff zu gewähren. 5 GB Daten oder mehr können in 10 Minuten abgerufen werden, was für die Polarforschung und die Wissenschaft wichtig ist , Industrie und Tourismus. Wenn Sie eine kleine Antenne installieren, beträgt die Geschwindigkeit zum Hochladen bis zu 20 Mbit / s und zum Herunterladen bis zu 50 Mbit / s. Wenn Sie jedoch eine große „Platte“ verwenden, sind die Geschwindigkeiten höher - 120 Mbit / s für den Upload und 150 Mbit / s für den Empfang . Laut Baldridge ist das starke Wachstum von Viasat auf die Bereitstellung des Internets für kommerzielle Fluggesellschaften zurückzuführen. Sie haben Vereinbarungen mit United, JetBlue und American sowie mit Qantas, SAS und anderen unterzeichnet.Wie wird dieses gewinnorientierte Geschäftsmodell dann die digitale Kluft überbrücken und das Internet für Entwicklungsländer und unterversorgte Bevölkerungsgruppen bereitstellen, die wahrscheinlich nicht in der Lage sind, den gleichen Betrag zu zahlen und bereit sind, einen niedrigeren Preis zu zahlen? Dies ist aufgrund des Formats des Systems möglich. Da die einzelnen Satelliten der LEO-Konstellation (Satelliten mit niedriger Umlaufbahn) in ständiger Bewegung sind, müssen sie gleichmäßig auf der Erde verteilt sein, wodurch sie von Zeit zu Zeit Regionen abdecken, in denen niemand lebt oder die Bevölkerung sehr arm ist. Somit ist jede Marge, die aus diesen Regionen erzielt werden kann, rentabel."Ich gehe davon aus, dass sie für verschiedene Länder unterschiedliche Verbindungspreise haben werden, und dies wird es ihnen ermöglichen, das Internet überall zugänglich zu machen, auch wenn es eine sehr arme Region sein wird", sagt Press. "Sobald die Konstellation der Satelliten vorhanden ist, wurden ihre Kosten bereits festgelegt. Wenn sich der Satellit über Kuba befindet und niemand ihn nutzt, ist das Einkommen, das sie aus Kuba erzielen können, marginal und kostenlos (erfordert keine zusätzlichen Investitionen)." .Der Eintritt in den Massenverbrauchermarkt kann recht schwierig sein. Tatsächlich ist ein Großteil des Erfolgs der Branche auf die Bereitstellung des teuren Internets für Regierungen und Unternehmen zurückzuführen. Vor allem SpaceX und OneWeb zielen jedoch in ihren Geschäftsplänen auf reguläre Abonnenten ab.Laut Sachdev wird die Benutzeroberfläche für diesen Markt wichtig sein. Sie müssen die Erde mit einem System abdecken, das einfach zu bedienen, effizient und wirtschaftlich ist. "Aber nur das ist nicht genug", sagt Sachdev. „Sie benötigen eine ausreichende Anzahl von Kapazitäten und müssen zuvor erschwingliche Preise für Kundengeräte bereitstellen.“Wer ist für die Regulierung verantwortlich?
Zwei große Probleme, die SpaceX mit der FCC lösen musste, waren die Verteilung des Spektrums bestehender (und zukünftiger) Satellitenkommunikation und die Verhinderung von Weltraummüll. Die erste Frage betrifft die FCC-Kompetenz, die zweite scheint jedoch für die NASA oder das US-Verteidigungsministerium angemessener zu sein. Beide verfolgen Orbitalobjekte, um Kollisionen zu verhindern, aber keines von ihnen ist eine Regulierungsbehörde.
"Tatsächlich gibt es keine gut koordinierte Politik, was wir mit Weltraummüll tun sollen", sagt Stanford Manchester. "Im Moment kommunizieren diese Leute nicht effektiv miteinander und es gibt keine einheitliche Politik."
Das Problem ist noch komplizierter, da LEO-Satelliten viele Länder passieren. Die International Telecommunication Union spielt eine ähnliche Rolle wie die FCC und weist Spektren zu. Für Hausarbeiten muss ein Unternehmen jedoch die Genehmigung dieses Landes einholen. Daher sollten LEO-Satelliten in der Lage sein, die verwendeten Spektralbereiche je nach Land, in dem sie sich befinden, zu variieren.
"Möchten Sie wirklich, dass SpaceX in dieser Region ein Konnektivitätsmonopol hat?", Fragt Press. "Es ist notwendig, ihre Aktivitäten zu regulieren, und wer hat das Recht dazu?" Sie sind supranational. Die FCC ist in anderen Ländern nicht zuständig. “
Dies macht die FCC jedoch nicht machtlos. Ende letzten Jahres wurde einem kleinen Silicon Valley-Startup namens Swarm Technologies die Erlaubnis verweigert, vier Prototypen von LEO-Kommunikationssatelliten zu starten, die jeweils kleiner als ein Taschenbuch sind. Der Hauptgrund der FCC war, dass winzige Satelliten zu kompliziert zu verfolgen und daher unvorhersehbar und gefährlich sein können.
Swarm hat sie trotzdem gestartet. Eine in Seattle ansässige Satellitenumlaufbahn schickte sie nach Indien, wo sie laut IEEE Spectrum mit einer Rakete Dutzende größerer Satelliten beförderten. Die FCC entdeckte dies und bestrafte das Unternehmen mit einer Geldstrafe von 900.000 US-Dollar, die innerhalb von fünf Jahren gezahlt werden muss. Jetzt ist Swarms Antrag für vier größere Satelliten in der Schwebe, das Unternehmen arbeitet heimlich. Vor einigen Tagen gab es jedoch die Nachricht, dass die Genehmigung
für 150 kleine Satelliten erhalten wurde . Im Allgemeinen werden Geld und Verhandlungsfähigkeit entschieden. Das Gewicht der Satelliten liegt zwischen 310 und 450 Gramm, derzeit befinden sich 7 Satelliten im Orbit, und das gesamte Netzwerk wird Mitte 2020 bereitgestellt. Dem jüngsten Bericht zufolge wurden bereits rund 25 Millionen US-Dollar in das Unternehmen investiert, was nicht nur globalen Unternehmen den Zugang zum Markt eröffnet.
Für andere zukünftige Satelliten-Internet-Unternehmen und bestehende, die neue Tricks erforschen, werden die nächsten vier bis acht Jahre entscheidend sein - sie werden feststellen, ob hier und jetzt eine Nachfrage nach ihrer Technologie besteht, oder wir werden eine Wiederholung der Geschichte mit Teledesic und Iridium sehen. Aber was wird danach passieren? Laut Mask ist es sein Ziel, mit Starlink Einnahmen für die Erforschung des Mars zu erzielen und einen Test durchzuführen.
"Wir könnten dasselbe System verwenden, um ein Netzwerk auf dem Mars aufzubauen", sagte er seinen Mitarbeitern. "Mars wird auch ein globales Kommunikationssystem benötigen, und es gibt keine Glasfaserleitungen, keine Drähte oder irgendetwas."
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