Este artigo é de uma série sobre tecnologia educacional em tecnologia espacial .
Starlink - O plano da SpaceX de distribuir a Internet através de dezenas de milhares de satélites é o tema principal da imprensa espacial. Artigos sobre as últimas realizações são publicados semanalmente. Se, em geral, o esquema é claro, mas depois de ler os relatórios da Comissão Federal de Comunicações , uma pessoa bem motivada (por exemplo, seu humilde servo) pode descobrir muitos detalhes. No entanto, ainda existem muitos conceitos errôneos associados a essa nova tecnologia, mesmo entre os observadores esclarecidos. Muitas vezes, existem artigos nos quais o Starlink é comparado com o OneWeb e o Kuiper (entre outros) como se eles estivessem competindo em termos iguais. Outros autores, claramente preocupados com o bem do planeta, gritam sobre detritos espaciais, leis espaciais, os padrões e a segurança da astronomia. Espero que, depois de ler este artigo bastante longo, o leitor entenda melhor e imbua a idéia do Starlink.
O artigo anterior inesperadamente tocou um fio sensível nas almas dos meus poucos leitores. Nele, expliquei como a Starship levaria a SpaceX à liderança por um longo tempo e, ao mesmo tempo, forneceria um mecanismo para a nova exploração espacial. O subtexto é que a indústria tradicional de satélites é incapaz de acompanhar a SpaceX, que está constantemente aumentando a capacidade e diminuindo o custo da família de foguetes Falcon, colocando a SpaceX em um dilema. Por um lado, formava um mercado que valia, na melhor das hipóteses, vários bilhões por ano. Por outro lado, inflamava um apetite incansável por dinheiro - pela construção de um enorme foguete, no qual, no entanto, quase não havia ninguém para enviar a Marte, e não havia necessidade de esperar lucro imediato.
A solução para esse problema de emparelhamento é o Starlink. Ao montar e lançar seus próprios satélites, a SpaceX poderia criar e definir um novo mercado para acesso altamente eficiente e democratizado às comunicações através do espaço, fornecer um fluxo financeiro para a construção de um foguete antes de afogar a empresa e aumentar seu valor econômico em trilhões. Não subestime o escopo das ambições de Ilon. No total, não existem muitos setores onde trilhões de dólares giram: energia, transporte de alta velocidade, comunicações, TI, saúde, agricultura, governo, defesa. Apesar dos equívocos comuns, a perfuração espacial , a produção de água na lua e os painéis solares espaciais não são negócios viáveis. Ilon invadiu o setor de energia com seu Tesla, mas apenas as telecomunicações fornecerão um mercado confiável e amplo para satélites e lançamentos de foguetes.
Pela primeira vez, Elon Musk voltou o olhar para o espaço, quando queria investir US $ 80 milhões em uma missão de cultivar plantas em uma sonda marciana sem deixar vestígios. Construir uma cidade em Marte provavelmente custará 100.000 vezes mais, então o Starlink é a principal aposta de Musk em fornecer muito dinheiro necessário para patrocinar uma cidade autônoma em Marte .
Para que?
Eu estava planejando este artigo há muito tempo, mas apenas na semana passada tive uma imagem completa. O presidente da SpaceX, Gwynn Shotwell, deu a Rob Baron uma ótima entrevista, que ele destacou para a CNBC no Michael Schitz, um excelente tópico do Twitter , ao qual vários artigos foram dedicados. Esta entrevista mostrou uma enorme diferença nas abordagens às comunicações via satélite entre a SpaceX e todos os outros.
O conceito Starlink nasceu em 2012, quando a SpaceX percebeu que seus clientes - principalmente provedores de serviços via satélite - tinham enormes quantias de dinheiro. As plataformas de lançamento quebram os preços da implantação de satélites e, ao mesmo tempo, perdem uma etapa do trabalho - como assim? Ilon sonhava em criar uma constelação de satélites para a Internet e, incapaz de resistir à tarefa quase impossível, girou o processo. O desenvolvimento do Starlink não foi sem dificuldades , mas até o final deste artigo, você, meu leitor, provavelmente ficará surpreso com o quão realmente essas dificuldades são pequenas - dado o escopo da idéia.
É necessário um agrupamento tão grande para a Internet? E porque agora?
Somente em minha memória a Internet passou de mimos puramente acadêmicos para a primeira e única infraestrutura revolucionária. Este não é um tópico ao qual deva ser dedicado um artigo detalhado, mas assumirei que, globalmente, a necessidade da Internet e a receita que ela traz continuarão a crescer cerca de 25% ao ano.
Hoje, quase todos nós obtemos a Internet de um pequeno número de monopólios geograficamente isolados. Nos EUA, AT&T, Time Warner, Comcast e um punhado de players menores dividiram o território para evitar a concorrência, buscando serviços em três skins e se aquecendo aos raios do ódio quase universal.
Por um comportamento não competitivo, os provedores têm um bom motivo - além da ganância que consome. Construir infra-estrutura para a Internet - torres de microondas e fibra óptica - é muito, muito caro. A natureza maravilhosa da Internet é fácil de esquecer. Minha avó foi trabalhar na Segunda Guerra Mundial como sinaleiro, e o telégrafo competiu por um papel estratégico de liderança com pombos-correio! Para a maioria de nós, a superestrada da informação é algo efêmero, intangível, mas pedaços viajam pelo mundo físico, que tem fronteiras, rios, montanhas, oceanos, tempestades, desastres naturais e outros obstáculos. Em 1996, quando a primeira linha de fibra óptica foi lançada no fundo do oceano, Neil Stevenson escreveu um ensaio exaustivo sobre o ciber-turismo . Com seu estilo marcante, ele descreve vividamente o alto custo e a complexidade de estabelecer essas linhas, ao longo das quais mais tarde os malditos "chalés" são usados da mesma forma. Na maior parte dos anos 2000, os cabos foram puxados tanto que o custo de implantação foi espantoso.
Ao mesmo tempo, trabalhei em um laboratório óptico e (se a memória servir), quebramos o recorde da época emitindo uma velocidade de transmissão multiplex de 500 Gb / s. As restrições eletrônicas permitiram que cada fibra fosse carregada com 0,1% da taxa de transferência teórica. Quinze anos depois, estamos prontos para exceder o limite: se a transferência de dados ultrapassar, a fibra derreterá e já estamos muito próximos disso.
Mas é necessário elevar o fluxo de dados acima da terra pecaminosa - para o espaço, onde em cinco anos o satélite voará livremente em torno da "bola" 30.000 vezes. Uma solução óbvia, ao que parece, - então, por que ninguém a adotou antes?
A constelação de satélites Iridium, desenvolvida e implantada pela Motorola no início dos anos 90 (ainda se lembra deles?), Tornou-se a primeira rede global de comunicações de baixa órbita (como é tentador descrever neste livro ). No momento em que foi implantado, a capacidade de nicho de encaminhar pequenos pacotes de dados dos rastreadores de ativos acabou sendo seu único uso: os telefones celulares se tornaram tão mais baratos que os telefones via satélite nunca chegaram. O Iridium tinha 66 satélites (mais alguns sobressalentes) em 6 órbitas - o conjunto mínimo para cobrir todo o planeta.
Se o Iridium tinha 66 satélites, por que a SpaceX dezenas de milhares? Como ela é tão diferente?
A SpaceX entrou nesse negócio pelo lado oposto - começou com os lançamentos. Ela tornou-se pioneira no campo da preservação do veículo lançador e, assim, tomou posse do mercado de plataformas de lançamento baratas. As tentativas de interromper sua oferta a um preço mais baixo não trarão muito dinheiro; portanto, a única maneira de se soldar de alguma forma ao excesso de capacidade é se tornar seu cliente. O custo da SpaceX para lançar seus próprios satélites é um décimo do custo (por 1 kg) de Iridium e, portanto, eles podem entrar em um mercado muito mais amplo.
O alcance mundial da Starlink fornecerá acesso à Internet de alta qualidade em qualquer lugar do mundo. Pela primeira vez, a disponibilidade da Internet dependerá não da proximidade de um país ou cidade da linha de fibra, mas da pureza do céu acima da sua cabeça. Usuários em todo o mundo terão acesso gratuito à Internet global, independentemente da sua, em graus variados, monopólios governamentais ruins e / ou desonestos. A capacidade da Starlink de quebrar esses monopólios catalisa incríveis mudanças positivas em escala que finalmente reunirão bilhões de pessoas na comunidade cibernética global do futuro.
Um pouco de digressão lírica: o que isso significa?
Para as pessoas que crescem hoje, em uma era de conectividade onipresente, a Internet é como o ar que respiramos. Ele simplesmente é. Mas isso é - se você esquecer seu incrível poder de trazer mudanças positivas - e já estamos no centro deles. Com a ajuda da Internet, as pessoas podem chamar seus líderes para prestar contas, se comunicar com outras pessoas do outro lado do mundo, compartilhar seus pensamentos, inventar algo novo. A Internet une a humanidade. A história da modernização é a história do desenvolvimento dos recursos de compartilhamento de dados. Primeiro, através de discursos e poesia épica. Então - em uma carta que dá voz aos mortos, e eles se voltam para os vivos; a gravação permite armazenar dados e possibilita a comunicação assíncrona. A imprensa colocou a produção de notícias em andamento. Comunicação eletrônica - transferência acelerada de dados em todo o mundo. Os dispositivos pessoais para armazenar notas gradualmente se tornaram mais complexos, evoluindo de notebooks para telefones celulares, cada um dos quais é um computador conectado à Internet, repleto de sensores e todos os dias predizendo melhor nossas necessidades.
Uma pessoa que usa a escrita e um computador no processo de cognição tem mais chances de superar as limitações de um cérebro desenvolvido imperfeitamente. Ainda mais satisfeito que os telefones celulares são poderosos dispositivos de armazenamento de dados e um mecanismo para a troca de idéias. Se as pessoas anteriores, compartilhando seus pensamentos, contaram com o discurso rabiscado nos cadernos, hoje é a norma - se os próprios cadernos compartilham idéias que as pessoas geram. O esquema tradicional passou por inversão. A continuação lógica do processo é uma forma de metacognição coletiva, por meio de dispositivos pessoais que são ainda mais fortemente integrados ao nosso cérebro e conectados um ao outro. E mesmo sendo ainda nostálgicos pela conexão perdida com a natureza e a solidão, é importante lembrar que a tecnologia e apenas a tecnologia são responsáveis pela maior parte de nossa libertação dos ciclos “naturais” de ignorância, morte prematura (que pode ser evitada), violência, fome e cárie dentária.
Como
Vamos falar sobre o modelo de negócios e a arquitetura do projeto Starlink.
Para que a Starlink se torne uma empresa lucrativa, a entrada de fundos deve exceder os custos de construção e operação. Tradicionalmente, o investimento envolve aumento dos custos iniciais, o uso de sofisticados mecanismos especializados de financiamento e seguro - tudo para lançar um satélite. Um satélite de comunicações geoestacionárias pode custar US $ 500 milhões e a montagem e o lançamento podem levar 5 anos. Portanto, as empresas nessa área estão construindo simultaneamente navios a jato ou contêineres. Gastos gigantescos, uma entrada de fundos que mal cobre os custos de financiamento e um orçamento operacional relativamente pequeno. Por outro lado, o colapso do Iridium original foi que a Motorola obrigou a operadora a pagar taxas de licença mortais, levando a empresa à falência em apenas alguns meses.
Para conduzir esse negócio, as empresas tradicionais de satélite precisavam atender clientes particulares e cobrar altas taxas de transferência de dados. Companhias aéreas, postos remotos, navios, zonas de guerra e instalações importantes de infraestrutura pagam cerca de US $ 5 por 1 MB, o que é 5.000 vezes mais caro que as comunicações ADSL tradicionais, apesar do atraso na transferência de dados e da largura de banda de satélite relativamente baixa.
A Starlink planeja competir com os provedores de serviços terrestres, o que significa que terá que fornecer dados mais baratos e, idealmente, levar muito menos que US $ 1 por 1 MB. Isso é possível? Ou, se isso for possível, deve-se perguntar: como isso é possível?
O primeiro ingrediente do novo prato é um lançamento barato. Hoje, a Falcon está vendendo um lançamento de 24 toneladas por cerca de US $ 60 milhões, ou seja, US $ 2.500 por quilograma. Acontece, no entanto, muito mais custos internos. Os satélites Starlink serão lançados em veículos de lançamento reutilizáveis; portanto, o custo marginal de um lançamento é o custo de um novo segundo estágio (algo em torno de US $ 4 milhões), carenagem (1 milhão) e suporte em terra (~ 1 milhão). Total: algo em torno de 100 mil dólares por satélite, ou seja, 1000 vezes mais barato do que lançar um satélite de comunicações convencional.
A maioria dos satélites Starlink, no entanto, será lançada na Starship. De fato, a evolução do Starlink, como mostram os relatórios atualizados da FCC, fornece algumas dicas de como, à medida que a idéia da Nave Estelar foi implementada, a arquitetura interna do projeto desenvolvida . O número total de satélites na constelação aumentou de 1.584 para 2.825, depois para 7.518 e, finalmente, até 30.000. De acordo com as acumulações brutas, o número é ainda maior. O número mínimo de satélites para o primeiro estágio de desenvolvimento de um projeto para ser viável é de 60 peças em 6 órbitas (360 no total), enquanto 24 órbitas de 60 satélites (1440 no total) são necessárias para uma cobertura total a 53 graus do equador. São 24 lançamentos para a Falcon por cerca de US $ 150 milhões em custos domésticos. O Starship foi projetado para lançar até 400 satélites por vez, pelo mesmo preço. Os satélites Starlink serão substituídos a cada 5 anos; portanto, 6.000 satélites exigirão 15 lançamentos de naves por ano. Vai custar cerca de 100 milhões / ano, ou 15 mil / satélite. Cada satélite exibido no Falcon pesa 227 kg; os satélites levantados na nave estelar poderiam pesar 320 kg e transportar instrumentos de terceiros, ser um pouco maiores e, ao mesmo tempo, não exceder a carga permitida.
O que compõe o custo dos satélites? Entre os irmãos, os satélites Starlink são um tanto incomuns. Eles são montados, armazenados e lançados de forma plana e, portanto, são extremamente simples na produção em massa. Como mostra a experiência, o custo de produção deve ser aproximadamente o custo do lançador. Se a diferença de preço for grande, os recursos serão alocados incorretamente, pois uma redução abrangente dos custos marginais e a redução dos custos não são tão grandes. São realmente 100 mil dólares por satélite para o primeiro lote de várias centenas - isso é real? Em outras palavras, o satélite Starlink no dispositivo não é mais complexo que uma máquina?
Para responder completamente a essa pergunta, você precisa entender por que o custo de um satélite de comunicação orbital é 1000 vezes maior, mesmo que não seja 1000 vezes mais complicado. Simplificando, com que alegria o espaço "ferro" é tão caro? Há muitas razões para isso, mas a mais convincente nesse caso é a seguinte: se o lançamento de um satélite em órbita (antes do Falcon) custar mais de 100 milhões, deve-se garantir que funcione por muitos anos - a fim de gerar pelo menos algum lucro. Garantir essa confiabilidade na operação do primeiro e único produto é um processo doloroso e pode durar anos, exigindo o esforço de centenas de pessoas. Adicione a isso os custos e agora é fácil justificar processos adicionais, já que o lançamento já é caro.
A Starlink quebra esse paradigma criando centenas de satélites, corrigindo rapidamente falhas de projeto anteriores e usando técnicas de produção em massa para gerenciar custos. É fácil para mim imaginar pessoalmente o transportador Starlink, no qual o técnico integra algo novo à estrutura e prende tudo com uma mesa de plástico (nível da NASA, é claro) em uma ou duas horas, mantendo o nível de substituição necessário de 16 satélites / dia. O satélite Starlink consiste em muitos detalhes complicados, mas não vejo as razões pelas quais, pela milésima unidade saindo da linha de montagem, seu custo não pode ser reduzido para 20 mil. De fato, em maio, Ilon escreveu no Twitter que o custo de produção do satélite já é menor que o custo de lançamento .
Considere o caso médio e analise o tempo de retorno arredondando os números. Um satélite Starlink, que custa 100 mil para montar e lançar, está em operação há 5 anos. Ele pagará por si próprio e, se sim, em quanto tempo?
Durante 5 anos, o satélite Starlink voará em torno da Terra 30.000 vezes. Em cada uma dessas rodadas de meia hora, ele passará a maior parte do tempo sobre o oceano e, provavelmente, 100 segundos em uma cidade densamente povoada. Nesta janela curta, ele transmite dados, com pressa para ganhar dinheiro. Se assumirmos que a antena suporta 100 feixes e cada feixe transmite 100 Mb / s usando uma codificação moderna como 4096QAM , o satélite gera US $ 1.000 em lucro por revolução - a um preço de assinatura de US $ 1 por 1 GB. Isso é suficiente para pagar o custo de implantação de 100 mil em uma semana e simplifica bastante a estrutura de capital. Os 29.900 turnos restantes são lucro, líquido de custos fixos.
Os números estimados podem variar bastante, nos dois sentidos. Mas, de qualquer forma, se você conseguir lançar uma constelação de satélites de baixa qualidade por 100.000 - ou até 1 milhão / unidade -, esse é um pedido sério. Mesmo levando em conta o ridiculamente curto tempo de uso, o satélite Starlink é capaz de fornecer 30 Pb de dados ao longo de sua vida útil a um custo amortizado de US $ 0,003 por 1 GB. Ao mesmo tempo, ao transferir para distâncias maiores, os custos marginais praticamente não aumentam.
Para entender a importância desse modelo, vamos compará-lo rapidamente com outros dois modelos de entrega de dados aos consumidores: o tradicional é o cabo de fibra ótica e a constelação de satélites oferecida por uma empresa que não é especializada em lançamentos de satélites.
O SEA-WE-ME, um grande cabo submarino da Internet que conecta a França e Cingapura, foi comissionado em 2005. — 1,28 /., — 500 . . 10 100% , 100% , 0,02 1 . , — , . Starlink 8 , « ».
Como isso é possível? Starlink , , . , «».
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Arquitetura
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Deixe-me lembrá-lo que, dentro desse toro, a comunicação é realizada entre os satélites vizinhos. Em termos gerais, não há conexões diretas e contínuas entre satélites em diferentes camadas, pois as velocidades de aproximação para orientação a laser são muito altas. O caminho dos dados entre as camadas, por sua vez, passa acima ou abaixo do toro.
Um total de 30.000 satélites estarão localizados em 11 toros fechados, muito atrás da órbita da ISS! Este diagrama mostra como todas essas camadas são empacotadas, sem excentricidade exagerada.
E, finalmente, você deve pensar na altitude ideal de vôo. Existe um dilema: baixa altitude, que oferece mais largura de banda com tamanhos menores de raios ou grande - o que permite cobrir todo o planeta com menos satélites? Com o tempo, os relatórios da FCC da SpaceX falaram sobre alturas cada vez menores, porque, com o aprimoramento da nave estelar, é possível implantar rapidamente grupos maiores.
A baixa altitude tem outros benefícios, incluindo risco reduzido de colisão com detritos espaciais ou as consequências negativas da falha do equipamento. Devido ao aumento da resistência atmosférica, os satélites Starlink (330 km) localizados abaixo de outros irão queimar dentro de algumas semanas depois de perder o controle da orientação. De fato, 300 km é a altitude em que os satélites mal voam, e a manutenção da altitude exigirá o motor de foguete elétrico Krypton, além de um design aerodinâmico. Teoricamente, o satélite é bastante pontudo, em um motor de foguete elétrico pode manter estavelmente uma altitude de 160 km, mas é improvável que a SpaceX lance satélites tão baixos, porque ainda existem alguns truques para aumentar a taxa de transferência.
Limitações da Física Fundamental
Parece improvável que os preços de colocação de satélites caiam bem abaixo de 35 mil, mesmo que a produção seja avançada e totalmente automatizada, e as naves estelares sejam totalmente reutilizáveis, e ainda não se sabe ao certo quais restrições o físico colocará no satélite. A análise acima pressupõe um rendimento máximo de 80 Gb / s. (se você arredondar até 100 raios, cada um com capacidade de transmitir 100 MB / s).
O limite máximo de largura de banda é definido no teorema de Shannon-Hartley e é dado nas estatísticas da largura de banda (1 + SNR). A largura de banda é frequentemente limitada pelo espectro disponível , enquanto o SNR é limitado pela energia disponível por satélite, ruído de fundo e ruído de canal devido a antenas não ideais . Outro obstáculo notável é a velocidade de processamento. Os mais recentes FPGAs Xilinx Ultrascale + possuem largura de banda serial GTM de até 58 Gb / s. o que é bom de acordo com as limitações atuais da capacidade de informações do canal sem desenvolver ASICs personalizados. Mas mesmo assim 58 Gb / s. requerem uma distribuição de frequência impressionante, provavelmente nas bandas da banda Ka ou V. V (40–75 GHz) possui ciclos mais acessíveis, mas está sujeito a uma maior absorção atmosférica, especialmente em áreas de alta umidade.
100 raios são práticos? Esse problema tem dois aspectos: largura e densidade do feixe de um elemento de matriz em fases. A largura do feixe é determinada pelo comprimento de onda dividido pelo diâmetro da antena. A antena de matriz digital em fase ainda é uma tecnologia especializada, mas as dimensões máximas úteis são determinadas pela largura do forno de refluxo (aprox. 1 m) e o uso de comunicações por radiofrequência é mais caro. O comprimento de onda na banda Ka é de cerca de 1 cm, enquanto a largura do feixe deve ser de 0,01 radianos - com uma largura de espectro de 50% da amplitude. Suponha que o ângulo sólido do feixe seja de 1 estéreo (semelhante à cobertura da lente de uma câmera de 50 mm); então, 2500 raios separados serão suficientes nessa região. A linearidade implica que 2500 raios exigirão um mínimo de 2500 elementos de antena dentro da matriz, o que, em princípio, é real, embora difícil. E tudo isso será muito quente!
Um total de 2500 canais, cada um dos quais suporta 58 Gb / s, é uma quantidade enorme de informações - se for mais ou menos, então 145 Tb / s. Para comparação, espera-se que todo o tráfego da Internet em 2020 tenha uma média de 640 TB / s . Boas notícias para quem está preocupado com a largura de banda fundamentalmente baixa da Internet via satélite. Se a constelação de 30.000 satélites estiver operacional em 2026, o tráfego global da Internet será potencialmente de 800 Tb / s. Se metade desse volume for entregue por ~ 500 satélites em áreas densamente povoadas a qualquer momento, a taxa de transferência máxima de cada satélite será de aproximadamente 800 Gb / s, 10 vezes maior do que de acordo com nossos cálculos básicos iniciais, t. e o influxo de financiamento potencialmente aumenta 10 vezes.
Para um satélite na órbita de 330 km, um feixe de 0,01 radianos cobre uma área de 10 km2. Em áreas particularmente densamente povoadas, como Manhattan, até 300.000 pessoas vivem nessa área. E se todos se sentarem para assistir ao Netflix de uma só vez (7 Mb / s em qualidade HD)? A solicitação total de dados será de 2.000 GB / s, cerca de 35 vezes maior que o atual limite estrito imposto pela interface de saída serial FPGA. Há duas maneiras de sair dessa situação, das quais apenas uma é fisicamente possível.
O primeiro é colocar mais satélites em órbita, para que, a qualquer momento acima das áreas de maior demanda, mais de 35 peças permaneçam. Se tomarmos novamente 1 steradian para um trecho de céu endereçável aceitável e uma altitude orbital média de 400 km, obteremos uma densidade de grupo de 0,0002 / km2, ou 100.000 no total - se você distribuí-los uniformemente por toda a superfície do globo. Lembre-se de que as órbitas SpaceX selecionadas aumentam acentuadamente a densidade de cobertura sobre áreas densamente povoadas dentro de 20 a 40 graus de latitude norte, e agora o número de 30.000 satélites parece mágico.
A segunda idéia é muito mais interessante, mas, infelizmente, não é viável. Lembre-se de que a largura do feixe é determinada pela largura da antena do conjunto de fases. E se várias matrizes em vários satélites conectarem as potências, criando um feixe mais estreito - exatamente como radiotelescópios como o mesmo VLA (sistema de antena muito grande)? Esse método é repleto de uma complexidade: a base entre os satélites precisará ser cuidadosamente calculada - precisa para um submilímetro - para estabilizar a fase do feixe. E mesmo que isso fosse possível, o feixe resultante dificilmente conteria os lobos laterais, devido à baixa densidade da constelação de satélites no céu. Na Terra, a largura do feixe diminuiria para alguns milímetros (o suficiente para rastrear a antena de um telefone celular), mas haveria milhões deles devido ao fraco zeramento intermediário. Graças à maldição do conjunto de antenas reduzidas .
Acontece que a separação de canais por diversidade angular - porque os satélites estão espalhados pelo céu - fornece melhorias adequadas no rendimento sem violar as leis da física.
Aplicação
Qual é o perfil do cliente Starlink? Por padrão, existem centenas de milhões de usuários que possuem antenas do tamanho de telhados nos telhados de suas casas, mas existem outras fontes de alta renda.
Em áreas remotas e rurais, as estações terrestres não precisam de antenas de fases para maximizar a largura do feixe; portanto, uma unidade de assinante menor pode ser usada: de rastreadores de ativos da IoT a telefones portáteis via satélite, sinalizadores de emergência ou dispositivos científicos de rastreamento de animais.
Em ambientes urbanos densamente povoados, a Starlink fornecerá uma rede de transporte primária e de backup para a rede celular. Será possível instalar uma estação terrestre de alto desempenho no topo de cada torre de celular, mas use fontes de alimentação terrestres para amplificar e transmitir através da “última milha”.
E, finalmente, mesmo em áreas superpovoadas durante o lançamento inicial, é possível usar satélites de baixa órbita com um atraso extremamente mínimo. As próprias empresas financeiras investem muito dinheiro em suas mãos - apenas para obter dados vitais de todo o mundo pelo menos um pouco mais rápido. E mesmo se os dados através do Starlink tiverem um caminho mais longo do que o habitual - através do espaço - a velocidade de propagação da luz no vácuo é 50% maior que no vidro de quartzo, e isso mais do que compensa a diferença ao transmitir a longas distâncias.
Efeitos negativos
A última seção é dedicada a consequências negativas. O objetivo do artigo é livrar você de equívocos sobre o projeto, e as conseqüências negativas potenciais das disputas são as que mais causam. Vou dar algumas informações, evitando interpretações excessivas. Ainda não sou clarividente, e não tenho nenhum membro da SpaceX.
As consequências mais graves, na minha opinião, são o aumento do acesso à Internet. Mesmo em Pasadena, minha cidade natal, uma cidade vibrante e tecnicamente avançada, com mais de um milhão de observatórios, uma universidade de classe mundial e o maior centro da NASA, a escolha quando se trata de serviços de Internet é muito limitada. Nos Estados Unidos e no resto do mundo, a Internet se tornou um serviço de utilidade pública voltado para aluguel, e os provedores só poderiam receber US $ 50 milhões por mês em um ambiente confortável e não competitivo. Talvez qualquer serviço fornecido a apartamentos e prédios residenciais seja um apartamento comum, mas a qualidade dos serviços de Internet é menor que a água, a eletricidade ou o gás.
O problema com o status quo é que, diferentemente da água, eletricidade ou gás, a Internet ainda é jovem e está se desenvolvendo rapidamente. Estamos constantemente encontrando novos usos para ele. O mais revolucionário ainda não está aberto, mas os planos de pacotes reprimem a possibilidade de concorrência e inovação. Bilhões de pessoas são deixadas de fora da revolução digital devido às circunstâncias do nascimento ou porque seu país está muito longe do tronco do cabo submarino. Os satélites geoestacionários ainda fornecem Internet para grandes regiões do planeta a um preço predatório.
O Starlink, que distribui continuamente a Internet do céu, viola esse modelo. Ainda não conheço outra maneira melhor de conectar bilhões de pessoas à Internet. A SpaceX está a caminho de se tornar um provedor de serviços de Internet e, potencialmente, uma empresa de Internet que concorre com o Google e o Facebook. Aposto que você nunca pensou nisso.
O fato de a Internet via satélite ser a melhor opção não é óbvio. A SpaceX e apenas a SpaceX estão em posição de criar rapidamente uma extensa constelação de satélites, porque apenas uma década matou o rompimento do monopólio militar-governamental no lançamento de naves espaciais. Mesmo que o Iridium tivesse ultrapassado em dez vezes o número de telefones celulares no mercado, ele ainda não teria sido amplamente utilizado com os pads tradicionais. Sem a SpaceX e seu modelo de negócios único, é provável que a Internet global por satélite simplesmente nunca aconteça.
O segundo grande golpe será na astronomia. Após o lançamento dos primeiros 60 satélites Starlink, uma onda de críticas começou pela comunidade astronômica internacional, dizendo que um número significativamente maior de satélites bloqueava seu acesso ao céu noturno. Há um ditado: entre os astrônomos, o mais frio com o maior telescópio. Sem exagero, envolver-se em astronomia na era moderna é uma tarefa arquitrual, remanescente de uma luta contínua para melhorar a qualidade da análise no contexto da crescente poluição luminosa e outras fontes de ruído.
Antes de tudo, o astrônomo precisa de milhares de satélites brilhantes piscando no foco do telescópio. De fato, o primeiro grupo de Irídio ganhou notoriedade por fornecer "luz" por causa dos grandes painéis que refletiam a luz do sol em pequenas áreas da Terra. Aconteceu que eles atingiram o brilho de um quarto da lua e, às vezes, danificaram acidentalmente sensores astronômicos sensíveis. Os receios de que o Starlink invadir as bandas de rádio usadas na radioastronomia não são infundados.
Se você baixar o aplicativo de rastreamento por satélite, poderá ver dezenas de satélites voando no céu em uma noite clara. Os satélites são visíveis após o pôr do sol e antes do amanhecer, mas somente quando são iluminados pelos raios do sol. Mais tarde, durante a noite, os satélites são invisíveis na sombra da Terra. Pequenos, extremamente distantes, eles se movem muito rápido. Há uma chance de que eles ocultem uma estrela distante por menos de um milissegundo, mas acho que até detectar isso é mais uma hemorróida.
Uma forte preocupação devido ao clarão do céu nasceu porque a primeira camada de satélite de lançamento foi construída perto do terminador da Terra, ou seja, noite após noite, a Europa - e era verão - assistia a uma imagem épica de como os satélites voam no céu no crepúsculo da noite. Além disso, simulações baseadas em relatórios da FCC mostraram que os satélites em órbita a 1.150 km serão visíveis mesmo após o crepúsculo astronômico. Em geral, o crepúsculo passa por três estágios: civil, marítimo e astronômico, ou seja, quando o sol está 6, 12 e 18 graus abaixo do horizonte, respectivamente. No final do crepúsculo astronômico, os raios do sol estão localizados a cerca de 650 km da superfície no zênite, muito além da atmosfera e da maior parte da órbita baixa da Terra. Com base nos dados do site Starlink , acredito que todos os satélites serão colocados a uma altitude abaixo de 600 km. Nesse caso, eles podem ser vistos ao entardecer, mas não após o anoitecer, o que reduzirá significativamente as possíveis consequências para a astronomia.
O terceiro problema são os detritos orbitais. Em um post anterior, apontei que satélites e detritos abaixo de 600 km deixarão suas órbitas dentro de alguns anos devido à resistência atmosférica, reduzindo bastante a possibilidade da síndrome de Kessler. O SpaceX interfere na sujeira, como se eles não pensassem em detritos espaciais. Ao observar os detalhes da implementação do Starlink, é difícil imaginar a melhor maneira de reduzir a quantidade de lixo em órbita.
Os satélites são exibidos a uma altitude de 350 km e, em seguida, voam para a órbita pretendida usando os motores embutidos. Todo satélite que morreu no lançamento sairá da órbita em poucas semanas e não será atingido em algum lugar superior aos próximos mil anos. Esse posicionamento envolve estrategicamente o teste de entrada gratuita. Além disso, os satélites Starlink são planos em seção transversal, o que significa que, perdendo o controle da altitude, eles entram em camadas densas da atmosfera.
Poucas pessoas sabem que a SpaceX se tornou pioneira em astronáutica, começando a usar tipos alternativos de montagens em vez de abortos. Quase todas as plataformas de lançamento usam o squib ao implantar etapas, satélites, carenagens, etc., etc., aumentando assim a quantidade potencial de lixo. O SpaceX também remove deliberadamente os degraus superiores da órbita, impedindo-os de permanecer no espaço para sempre, para que eles não se deteriorem lá e não se deteriorem em um ambiente espacial rígido.
E, finalmente, o último problema que eu gostaria de mencionar é a chance de a SpaceX substituir o monopólio existente na Internet, criando o seu próprio. Em seu nicho, a SpaceX já monopolizou lançamentos. Somente o desejo dos governos rivais de obter acesso garantido ao espaço não permite que eles descartem mísseis caros e obsoletos, que geralmente são montados por grandes empreiteiros de defesa monopolistas.
Não é tão difícil imaginar como, em 2030, a SpaceX lançará 6.000 de seus satélites anualmente, além de vários satélites espiões - a partir de uma memória antiga. Os satélites baratos e confiáveis da SpaceX começarão a vender "espaço em rack" para dispositivos de terceiros. Qualquer universidade que tenha criado uma câmera adequada para uso no espaço poderá colocá-la em órbita e não será necessário cobrir os custos de construção de uma plataforma espacial inteira. Com esse acesso avançado e ilimitado ao espaço, o Starlink já está associado a satélites, enquanto os fabricantes históricos são coisa do passado.
Existem exemplos de empresas visionárias na história que ocuparam um nicho tão grande no mercado que seus nomes se tornaram substantivos comuns: Hoover, Westinghouse, Kleenex, Google, Frisbee, Xerox, Kodak, Motorola, IBM e IBM.
Um problema pode surgir quando uma empresa pioneira se envolve em práticas anticoncorrenciais para manter sua participação no mercado, embora isso muitas vezes não seja proibido desde o presidente Reagan. A SpaceX pode manter o monopólio da Starlink forçando outros desenvolvedores de constelações de satélites a lançar satélites em antigos foguetes soviéticos. Ações semelhantes tomadas pela empresa United Aircraft and Transportation , juntamente com a fixação do preço do correio, o levaram ao colapso em 1934. Felizmente, é improvável que a SpaceX mantenha para sempre um monopólio absoluto em foguetes reutilizáveis.
Ainda mais preocupante é o fato de que a implantação do SpaceX de dezenas de milhares de satélites em baixa órbita pode ser projetada como cooptação do domínio público. Uma empresa privada, buscando ganhos pessoais, está ganhando a propriedade permanente de posições orbitais antes acessíveis e desocupadas. E embora as inovações da SpaceX tornassem possível realmente ganhar dinheiro no vácuo, a maior parte do capital intelectual da SpaceX foi construída com bilhões de dólares alocados no orçamento de pesquisa.
Por um lado, são necessárias leis para proteger o investimento privado, pesquisa e desenvolvimento. Sem essa proteção, os inovadores não serão capazes de financiar projetos ambiciosos ou mover suas empresas para onde receberão essa proteção. De qualquer forma, o público sofre porque nenhum lucro é formado. , , , — , . , . SpaceX . , , .
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