👪 ☕️ ☔️ एक और विशाल स्पेसएक्स प्रोजेक्ट, अंकगणित और सामान्य ज्ञान 👩‍🎓 🚸 🎑

पिछले हफ्ते, स्पेसएक्स ने 4425 उपग्रहों को लॉन्च करने की अनुमति के लिए अमेरिकी संघीय संचार आयोग (एफसीसी) को अनुरोध प्रस्तुत करके एक और सनसनी बना दी। यदि आप दस्तावेज़ को ध्यान से पढ़ते हैं, तो यह कहता है "4425 उपग्रह (प्रत्येक कक्षीय विमान के लिए दो अतिरिक्त उपग्रह)", यानी 83 कक्षीय विमानों पर उपग्रह तारामंडल को अधिकतम 4591 उपग्रह बनाने होंगे। ऐसी भारी संख्या में मौजूदा उपग्रह प्रणालियों में कोई एनालॉग नहीं है और परियोजना की व्यवहार्यता के बारे में उचित संदेह उठाते हैं। आइए इसे जानने की कोशिश करते हैं।

सामान्य जानकारी

स्पेसएक्स एप्लिकेशन सार्वजनिक रूप से एफसीसी वेबसाइट पर उपलब्ध है , कोई भी इसे अपनी संपूर्णता में डाउनलोड कर सकता है और परिचित हो सकता है। मैं वहां से सबसे महत्वपूर्ण बिंदुओं को उद्धृत करूंगा। एक उपग्रह तारामंडल, कक्षीय विमानों, उपग्रहों की संख्या, कक्षाओं की ऊंचाई और उनके झुकाव को बनाने के चरणों को तालिका में इंगित किया गया है:

उपग्रह के आयाम और वजन कक्षा से उपग्रहों के वंश पर अध्याय में एक और तालिका में दिखाए गए हैं।

उपग्रहों को इसलिए बनाया गया है कि स्थलीय सदस्य केवल क्षितिज से 40 ° ऊपर स्थित उपकरणों के साथ काम करेंगे, और इस तरह से उपग्रह की दृश्यता का दायरा 1060 किमी होगा

अंकगणित

पैमाने को समझने के लिए, लगभग साढ़े चार हजार उपग्रह अब कक्षा में हैं, जिनमें से लगभग डेढ़ हजार चालू हैं। यदि मास्क परियोजना पूरी तरह से लागू हो जाती है, तो काम करने वाले उपग्रहों की संख्या चार गुना बढ़ जाएगी।

आवेदन 5 से 7 साल तक एक उपग्रह के सक्रिय अस्तित्व की अवधि को इंगित करता है। तदनुसार, पहले से ही तैनात नक्षत्र को हर साल 632 से 885 उपग्रहों के साथ फिर से भरना होगा। आइए फाल्कन 9 लॉन्च वाहनों के लॉन्च में इस संख्या को पुनर्गठित करने का प्रयास करें। लेकिन हम केवल 386 किलोग्राम के अनुप्रयोग में निर्दिष्ट उपग्रह द्रव्यमान द्वारा 22800 किलोग्राम के फाल्कन 9 की आधिकारिक वहन क्षमता को नहीं ले और विभाजित कर सकते हैं। सबसे पहले, इस तरह के पेलोड को कम पृथ्वी की कक्षा 200 किमी की ऊँचाई के लिए संकेत दिया गया है। स्पेसएक्स संचार उपग्रहों की कार्य कक्षा 1110 से 1135 किमी है, जिसमें अतिरिक्त ईंधन की आवश्यकता होती है। डिजाइन के आधार पर, 600-800 किमी की ऊंचाई के साथ सूर्य-समकालिक कक्षा के मापदंडों के करीब, लॉन्च वाहनों को अपने पेलोड के 1/2 से 3/4 तक कम पृथ्वी की कक्षा में लॉन्च करते हैं। दूसरे,पहले चरण के एक बार के संस्करण के लिए 22,800 किलोग्राम का पेलोड इंगित किया गया है। यदि आप पहले चरण में उतरने के लिए ईंधन की आपूर्ति छोड़ देते हैं, तो पेलोड का द्रव्यमान गिर जाएगा। फाल्कन 9 में लो अर्थ ऑर्बिट (डीओई) पर बहुत अधिक भार नहीं है, लेकिन भू-संक्रमण ऑर्बिट में लगभग पांच टन का आउटपुट वजन डीओई में 15 टन के अधिकतम पेलोड का अनुमान लगा सकता है, और औसत रूप में इसका 2/3 हिस्सा ले सकता है। 1/2 और 3/4 के बीच, संचार उपग्रहों के लक्ष्य कक्षा में लगभग 10 टन मिलते हैं। हमारी गणना इस तथ्य से पुष्टि की जाती है कि यह 10 इरिडियम अगले उपग्रहों को रखने की योजना है, जिनका वजन 900 किलोग्राम है, जो एक करीबी ध्रुवीय कक्षा में हैं। 10 टन, ऑफहैंड, एक टन प्रति डिस्पेंसर से घटाना, जो उपग्रहों को कक्षा में अपने स्थानों पर प्रजनन करेगा, और 386 किलोग्राम में एक उपग्रह के द्रव्यमान से 9 टन को विभाजित करेगा,हमें प्रति लॉन्च फाल्कन 9 एफटी के प्रति 23 उपग्रहों का अधिकतम सैद्धांतिक पेलोड मिलता है। इस प्रकार, 632-885 उपग्रहों को लॉन्च करने के लिए, हमें प्रति वर्ष 28-39 प्रक्षेपणों की आवश्यकता है। यही है, सबसे अच्छी स्थिति में, एक रॉकेट को महीने में 2-4 बार शुरू करना होगा ताकि उपग्रह प्रणाली काम करना जारी रखे। लेकिन आपने और मैंने सभी उपग्रहों के आकार को ध्यान में नहीं रखा - तथ्य यह है कि 23 ऐसे उपग्रहों का कोई मतलब नहीं है जो प्रक्षेपण यान पर फिट होंगे।

हम फाल्कन 9 रॉकेट के लिए पेलोड इंस्ट्रक्शन खोलते हैं और पृष्ठ 36 पर हम सिर को फेयर करने के आयामों को देखते हैं:

उपरोक्त तालिका से, हम उपग्रह की लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई - 4.0x1.8x1.2 मीटर जानते हैं। और अगर हम उन्हें फेयरिंग में रखना शुरू करते हैं, तो दो पंक्तियों को 4 मीटर से अधिक ऊँचाई पर रखना असंभव है, और आप 4 से अधिक उपग्रहों को एक पंक्ति में

नहीं रख सकते हैं : इस प्रकार, हम अपने रॉकेट पर 8 से अधिक उपग्रहों को नहीं रख सकते हैं। और प्रति वर्ष 632-885 उपग्रहों के लिए, काम करने की स्थिति में व्यवस्था बनाए रखने के लिए, हमें प्रति सप्ताह 79-111 लॉन्च - डेढ़ से दो लॉन्च की आवश्यकता है। और लॉन्च करने के लिए कुछ करने के लिए, हमें प्रति दिन 1.7-2.4 उपग्रहों के उत्पादन में सक्षम फैक्ट्री सुविधाओं की आवश्यकता होगी।

अगर स्पेसएक्स एक साल में कम से कम 1600 उपग्रहों की प्रणाली के पहले चरण को तैनात करना चाहता है, तो उन्हें प्रति सप्ताह 4 रॉकेट लॉन्च करने होंगे। यहां तक कि अगर आप 4 साल के पहले चरण को तैनात करते हैं, तो आपको प्रति सप्ताह एक रॉकेट लॉन्च करने और प्रति दिन एक से अधिक उपग्रह का उत्पादन करने की आवश्यकता होगी। उत्पादन और प्रक्षेपण कार्यों की यह तीव्रता वास्तविक अंतरिक्ष अन्वेषण में जो हमने देखी उससे अधिक परिमाण के आदेश हैं।

न तेज, न मोबाइल, न मुफ्त

अलास्का के बिना अमेरिकी क्षेत्र 5000x2500 किमी की आयत में फिट बैठता है, और 6 उपग्रह इसके पूर्ण कवरेज के लिए पर्याप्त होंगे। लेकिन इस तथ्य के कारण कि उपग्रह लगभग एक हजार किलोमीटर की ऊंचाई पर होंगे, वे काफी तेज़ी से आगे बढ़ेंगे, और नए लोगों को क्षितिज छोड़ने वालों के स्थान पर जाना चाहिए। सिद्धांत रूप में, संयुक्त राज्य अमेरिका के निरंतर कवरेज के लिए (और, एक ही समय में, 50 ° उत्तरी अक्षांश और 50 ° दक्षिण अक्षांश के बीच के अन्य देश), लगभग 100-150 उपग्रह पर्याप्त होंगे, जाहिर है, पहले चरण की संख्या 1600 और 44% पूर्ण समूह का सुझाव है कि उपग्रह काम करेंगे लगभग 100-300 किमी के दायरे के साथ परिमाण के एक छोटे से क्षेत्र पर। लेकिन विडंबना यह है कि घनी आबादी वाले क्षेत्रों में, यहां तक कि ऐसा क्षेत्र बहुत बड़ी संख्या में लोगों के लिए होगा। जितने अधिक ग्राहक प्रति उपग्रह हैं, उतनी ही कम गति सभी को मिलेगी,इसलिए, गीगाबिट स्पीड केवल थोड़े से उपयोगकर्ताओं के साथ सिद्धांत रूप में प्राप्त की जा सकती है। आवेदन में कहा गया है कि उपग्रह आपस में ऑप्टिकल रेंज में सूचनाओं का आदान-प्रदान करेंगे। आज यह तकनीक व्यक्तिगत प्रयोगों के स्तर पर है, और यद्यपि यह रेडियो रेंज की तुलना में अधिक गति का वादा करती है, इसके लिए नए और परिष्कृत उपकरणों के विकास और उत्पादन की आवश्यकता होगी, इसलिए उपग्रह सस्ते में काम नहीं करेंगे। आवेदन में यह भी दावा किया गया है कि उपग्रह प्रणाली के पहले चरण के लिए, स्थलीय इंटरनेट को प्राप्त करने / संचारित करने और उपग्रह तारामंडल को नियंत्रित करने के लिए 2 MCC को 200 ग्राउंड स्टेशन बनाए जाएंगे। उपग्रहों और जमीनी उपकरणों में निवेश के लिए खुद को दसियों अरबों डॉलर की राशि देनी होगी, इसलिए कोई वास्तविक उम्मीद नहीं है।ऐसा इंटरनेट मुफ्त में दिया जाएगा। और अंत में, उपग्रह केयू और के बैंड में उपयोगकर्ताओं के साथ संवाद करेंगे, और इस बैंड के लिए मोबाइल एंटेना वे हैं जो स्थापित किए जा सकते हैं, उदाहरण के लिए, एक कार पर।

Ka-

Ku-

यह देखते हुए कि उपग्रह जा रहे हैं, एंटेना या तो उनके साथ होगा, जिसके लिए एक मार्गदर्शन प्रणाली के साथ महंगे एंटेना की आवश्यकता होती है, या 100 ° ऊपर के शंकु कोण के साथ एक बीम पैटर्न होता है, जो उन्हें और भी तेज़ बनाने की संभावना है। यदि आप सैटेलाइट फोन को याद करते हैं, तो वे बड़े एंटेना द्वारा प्रतिष्ठित थे, जबकि एक अलग बैंड (एल-बैंड) में काम कर रहे थे और कम गति (आवाज, एसएमएस और कम गति वाले इंटरनेट) प्रदान कर रहे थे। और अंत में, यह भी मत भूलो कि सबसे अच्छे मामले में, जब उपयोगकर्ता से संकेत केवल एक उपग्रह के माध्यम से जमीन के नोड में प्रवेश करता है, तो उसे लगभग 3000 किमी का रास्ता तय करना होगा (उपग्रह से 1000 किमी * sqr (2) * 2) ) और उसी दूरी पर उत्तर जाना होगा। यह, निश्चित रूप से, जियोस्टेशनरी ऑर्बिट के लिए 36,000 किमी से बेहतर है।लेकिन उपग्रह फोन के माध्यम से बात करने में देरी मानव धारणा के स्तर पर ध्यान देने योग्य है, और निश्चित रूप से, वायर्ड या सेलुलर इंटरनेट काफी तेज होगा। सामान्य तौर पर, अगर कोई अचानक खुशी मनाता है कि स्पेसएक्स संचार प्रणाली हर स्मार्टफोन को मुफ्त गीगाबिट इंटरनेट प्रदान करेगी, तो यह एक बहुत मजबूत गलत धारणा है।

पहले से ही है

यह उत्सुक है कि इसी तरह की खबरें पहले से मौजूद थीं। उदाहरण के लिए, 2014 में, समाचार एजेंसियों ने लिखा था कि मस्क चाहता है, 100 किलोग्राम वजन वाले 700 उपग्रहों को लॉन्च करके, सभी को इंटरनेट प्रदान करने के लिए। जैसा कि हम देखते हैं, पिछले दो वर्षों में, द्रव्यमान और उपग्रहों की संख्या दोनों अधिक हो गए हैं। यह कुछ और वर्षों तक प्रतीक्षा करने के लिए उत्सुक है और देखें कि 2019 में हमें कौन सी खबर का इंतजार होगा, जिसके लिए, आवेदन के अनुसार, समूह की तैनाती की योजना है।

लेकिन वास्तव में

मौजूदा प्रणालियों में से, इरिडियम उपग्रह संचार प्रणाली कक्षा के मापदंडों, उपग्रहों की संख्या और स्पेसएक्स परियोजना के उद्देश्य के मामले में सबसे समान है। 1990 के दशक की शुरुआत में, 77 उपग्रहों का विचार प्रकट हुआ जो ध्रुवीय कक्षाओं में होंगे और पृथ्वी की पूरी सतह का निरंतर कवरेज प्रदान करेंगे। 77 में से, प्रणाली का नाम पैदा हुआ था - रासायनिक तत्व इरिडियम में परमाणु संख्या 77 है। लेकिन पहले से ही विकास की प्रक्रिया में, उपग्रहों की आवश्यक संख्या 66 तक कम हो गई थी। महत्वाकांक्षी कार्यक्रम को संचार प्रणालियों में तत्कालीन नेताओं - मोटोरोला द्वारा समर्थित किया गया था। उपग्रहों के उत्पादन के लिए, एक अभिनव समाधान का उपयोग किया गया था - एक विशेष बहु-अक्ष निलंबन, जिसने महीनों के बजाय हफ्तों में एक उपग्रह को इकट्ठा करना संभव बना दिया और इसकी लागत को "केवल" $ 5 मिलियन तक कम कर दिया।

पहला उपग्रह 1997 में लॉन्च किया गया था, और 1998 में, अमेरिकी उपराष्ट्रपति अल गोर ने एक ऐतिहासिक पहली बातचीत आयोजित की। लेकिन, जब तक प्रणाली पूरी तरह से तैनात नहीं हो जाती, तब तक संचार लगातार बाधित रहा। इसके अलावा, कॉल की लागत अधिक थी, सैटेलाइट फोन महंगे थे और भारी थे, और प्रबंधन ने गलतियां कीं। नतीजतन, अगस्त 1999 में, इरिडियम एसएससी ने दिवालियापन के लिए दायर किया। 2000 में, कंपनी के पास केवल कर्मचारियों को कक्षा से बाहर लाने के लिए जिम्मेदार था। लगभग $ 7 बिलियन का एक शानदार सपना एक अंतः पटल के करीब था। स्थिति अमेरिकी रक्षा विभाग द्वारा बचाई गई थी, जिसने प्रति वर्ष $ 100 मिलियन के लिए संचार का अनुबंध किया था, और निजी निवेशकों का एक समूह जिसने $ 35 मिलियन के लिए संपत्ति खरीदी थी। 2001 में, इरिडियम का फिर से जन्म हुआ।ब्रेक्जिट प्वाइंट तक पहुंचने के लिए 60 हजार ग्राहकों की जरूरत थी। 2007 तक, उनकी संख्या 160 हजार से अधिक हो गई। फिलहाल, शुरुआती उपग्रह धीरे-धीरे बुढ़ापे के कारण विफल हो रहे हैं, और अतिरिक्त उपग्रह पहले से ही खत्म हो गए हैं, और संचार व्यवधान फिर से सिस्टम में शुरू होता है, खासकर भूमध्य रेखा क्षेत्र में, जहां उपग्रहों के बीच की दूरी अधिकतम है। 2010 में, इरिडियम ने 70 नई पीढ़ी के इरिडियम अगले उपग्रहों को लॉन्च करने के लिए 492 मिलियन डॉलर के रिकॉर्ड में स्पेसएक्स के साथ एक समझौते पर हस्ताक्षर किए। प्रारंभ में, एक फाल्कन 9 एफटी रॉकेट पर पहले दस उपग्रहों के प्रक्षेपण की योजना 2015 के लिए बनाई गई थी, लेकिन पहले 2016 में स्थानांतरित कर दिया गया था, और अब यह हाल ही में फाल्कन 9 दुर्घटना के कारण 2017 में स्थानांतरित हो गया है।और अतिरिक्त पहले से ही समाप्त हो गए हैं, और संचार व्यवधान फिर से सिस्टम में शुरू होता है, विशेष रूप से भूमध्य रेखा क्षेत्र में, जहां उपग्रहों के बीच की दूरी अधिकतम है। 2010 में, इरिडियम ने 70 नई पीढ़ी के इरिडियम अगले उपग्रहों को लॉन्च करने के लिए 492 मिलियन डॉलर के रिकॉर्ड में स्पेसएक्स के साथ एक समझौते पर हस्ताक्षर किए। प्रारंभ में, एक फाल्कन 9 एफटी रॉकेट पर पहले दस उपग्रहों के प्रक्षेपण की योजना 2015 के लिए बनाई गई थी, लेकिन पहले 2016 में स्थानांतरित कर दी गई थी, और अब यह हाल ही में फाल्कन 9 दुर्घटना के कारण 2017 में स्थानांतरित हो गया है।और अतिरिक्त पहले से ही समाप्त हो गए हैं, और संचार व्यवधान फिर से सिस्टम में शुरू होता है, विशेष रूप से भूमध्य रेखा क्षेत्र में, जहां उपग्रहों के बीच की दूरी अधिकतम है। 2010 में, इरिडियम ने 70 नई पीढ़ी के इरिडियम अगले उपग्रहों को लॉन्च करने के लिए 492 मिलियन डॉलर के रिकॉर्ड में स्पेसएक्स के साथ एक समझौते पर हस्ताक्षर किए। प्रारंभ में, एक फाल्कन 9 एफटी रॉकेट पर पहले दस उपग्रहों के प्रक्षेपण की योजना 2015 के लिए बनाई गई थी, लेकिन पहले 2016 में स्थानांतरित कर दिया गया था, और अब यह हाल ही में फाल्कन 9 दुर्घटना के कारण 2017 में स्थानांतरित हो गया है।प्रारंभ में, एक फाल्कन 9 एफटी रॉकेट पर पहले दस उपग्रहों के प्रक्षेपण की योजना 2015 के लिए बनाई गई थी, लेकिन पहले 2016 में स्थानांतरित कर दिया गया था, और अब यह हाल ही में फाल्कन 9 दुर्घटना के कारण 2017 में स्थानांतरित हो गया है।प्रारंभ में, एक फाल्कन 9 एफटी रॉकेट पर पहले दस उपग्रहों के प्रक्षेपण की योजना 2015 के लिए बनाई गई थी, लेकिन पहले 2016 में स्थानांतरित कर दिया गया था, और अब यह हाल ही में फाल्कन 9 दुर्घटना के कारण 2017 में स्थानांतरित हो गया है।

इरिडियम संचार प्रणाली 2.2-3.8 किलोबाइट प्रति सेकंड (बहुत मजबूत संपीड़न का उपयोग किया जाता है) और 1.8 सेकंड की औसत देरी पर आवाज संचार प्रदान करती है। डेटा ट्रांसफर करते समय, गति लगभग 2.2 किलोबाइट प्रति सेकंड होती है, लेकिन टेक्स्ट या HTML को 10 kbit / s तक की गति से प्रेषित किया जा सकता है। वे वादा करते हैं कि इरिडियम NEXT की डेटा अंतरण दर प्रति सेकंड 1.5 मेगाबिट तक होगी। सैटेलाइट संचार सस्ता नहीं है - एक इरिडिम फोन से बात करने का एक मिनट $ 0.75-1.5 अनुमानित है, और एक लैंडलाइन या मोबाइल फोन से सैटेलाइट पर कॉल करने पर $ 4 प्रति मिनट खर्च हो सकता है। इसके अलावा, कॉल के लिए आपको इमारत छोड़ने की ज़रूरत है - फोन छत से नहीं टूट सकते। लेकिन उन लोगों के लिए जो सभ्यता से दूर के स्थानों में काम करते हैं, ये कमियां अप्रत्याशित हैं - संभावना, सिद्धांत रूप में, "मुख्य भूमि" से संपर्क करने से असुविधा होती है।

निष्कर्ष

यह शायद ही इस तरह के राक्षसी परियोजनाओं की उपस्थिति के कारणों पर अटकलें लगाने के लिए समझ में आता है। शायद मस्क हालिया दुर्घटना के साथ समस्याओं से ध्यान हटाना चाहते हैं। हो सकता है कि वह अपनी क्षमताओं को बहुत गंभीरता से कम कर रहा हो। अधिक संभावनापूर्ण संस्करण यह है कि यह पूरी दुनिया को नए चमत्कारों की प्रशंसा और अपेक्षा में रखने के लिए एक सामान्य पीआर है। यदि हम दृश्यमान निर्णयों के कारणों का पता लगाते हैं, तो यह जल्द ही नहीं होगा। लेकिन, हालिया मार्टियन परियोजना के साथ , कक्षा में 4425 उपग्रहों का समर्थन करने का विचार केवल बहुत ही कम संस्करण में महसूस किया जा सकता है। हालांकि, हालांकि, मंगल के उपनिवेश के विपरीत, ग्राहकों से अच्छी तरह से आय हो सकती है।