Подарит ли Илон Маск нам бесплатный интернет от SPASCEX?

Социальные сети и СМИ постепенно заполняются новостями о том, что SpaceX готовится вывести на орбиту группировку собственных спутников, которые объединятся в единую сеть Starlink и позволят вам получить чуть ли не бесплатный интернет, где бы вы ни находились. Так ли это? Сейчас мы расскажем вам всё, что необходимо знать о проекте.

О чём идёт речь?
Кратко: 18 февраля (UPD: уже было перенесено на 21) частная американская космическая компания SpaceX планирует вывести в качестве сопутствующей полезной нагрузки (основная миссия PAZ) два тестовых спутника Microsat 2A и Microsat 2B — часть будущей глобальной сети Starlink, которая позволит обеспечить стабильным интернет-подключением пользователей в любой точке земного шара.

Будет ли Starlink бесплатным?
Нет, не будет. В воображении большинства читателей скорее всего работа сети аналогична работе LTE-сетей: достал телефон, подключился, готово. Но это совсем не так. Аппараты Starlink будут передавать данные в Ku- и Ka-диапазонах частот — аналогично телекоммуникационным спутникам, которыми, например, пользуются операторы телевещания.


Отрывок обзора спутникового телефона с YouTube-канала Backpackinglightse

В любом случае пользователям понадобится приёмник (стоить он будет несколько сотен долларов, как современный спутниковый телефон, вполне возможна периодическая абонентская плата): о дешёвом интернете для бедных стран можно забыть. То есть главное, что следует понять, так это то, что Starlink не решит проблему стоимости предоставления услуг. Он лишь упростит доступ к этим услугам.

Кстати, поговаривают, что приёмники Starlink будут по умолчанию встроены в автомобили Tesla.

Будет ли Starlink быстрым?
Если всё пойдёт по планам, да. Тут всё объясняется просто: чем выше частота передачи данных, тем выше его пропускная способность. Чем мощнее передатчик, тем больше клиентов он способен обслужить одновременно, хотя и здесь есть определённые ограничения. Немаловажным является и количество одновременно подключённых абонентов — чем их больше, тем ниже скорость для каждого.

Существующие геостационарные телекоммуникационные спутники предоставляют услуги связи в диапазонах Ku и Ka (12-18ГГц и 26.5-40ГГц соответственно), обычно скорость ограничена примерно 12 МБит/секунду, в некоторых случаях она может достигать 100 МБит/секунду. Размер необходимой для приёма такого сигнала антенны вы можете оценить, просто взглянув на используемые сегодня спутниковые телевизионные антенны. Высота орбиты аппаратов (~1100 километров) позволит покрывать участок земной поверхности радиусом примерно 1060 километров, а обещанная задержка сигнала составит около 25 миллисекунд.


Спутники Iridium NEXT //Credit: Iridium

В марте 2017 года сообщалось также, что SpaceX планируют дополнить группировку аппаратами, работающими в V-диапазоне (от 40 до 75ГГц). Такие спутники теоретически смогут обеспечить скорость до 1ГБит/с. При этом они будут гораздо более габаритны, а сам сигнал в диапазоне V обладает меньшей проникающей способностью, хотя и менее зависим от погодных условий. В любом случае, тяжёлые телекоммуникационные V-спутники скорее всего выйдут на рынок в начале 2020-х.

Да и SpaceX на сегодняшний момент имеет официальное разрешение только на запуск группировки спутников под Ku- и Ka-диапазоны численностью до 4425 штук. Более «быстрые» аппараты V-диапазона в количестве 7518 штук пока что существуют только на бумаге (в заявке соответствующим службам США). А помимо компании Илона Маска подобные системы планируют запустить Boeing, OneWeb, Telesat, O3b Networks и Theia Holdings.

Как будет работать Starlink?
Аппараты SpaceX будут работать на орбите по принципу ячеистой (mesh) сети. Если говорить простыми словами — каждый спутник будет поддерживать одновременное соединение с несколькими окружающими его «коллегами», что позволит легко «перебрасывать» пользователя между спутниками и поддерживать сеанс подключения активным, без необходимости переподключаться всякий раз как над головой будет пролетать новый аппарат.


Схематическая анимация работы сети Iridium NEXT

Подобную сеть использует спутниковый оператор Iridium (к слову, являющийся одним из основных заказчиков запусков SpaceX) — их глобальная система покрывает 100% земного шара и позволяет обеспечить связью любых абонентов, где бы те ни находились.

Сколько времени займёт вывод Starlink на орбиту?
Если отталкиваться от планов SpaceX — два года. Если посмотреть на возможности компании более реалистично — не менее пяти лет. Дело в том, что SpaceX физически не может запустить за один раз более десяти таких аппаратов (их габариты составляют 4 x 1,8 x 1,2 метра), следовательно, вся группировка из 4425 спутников потребует более 400 запусков. Даже первый этап (именуемый Initial deployment, для коммерческой же готовности достаточно всего 800 аппаратов) из 1600 Starlink’ов, необходимый для обеспечения работы сети в номинальном режиме, потребует как минимум 160 пусков! Очевидное решение — использовать успешно испытанную тяжёлую версию Falcon Heavy — не поможет, ведь ограничивающим количество спутников фактором являются размеры головного обтекателя, а не мощность ракеты.

Если SpaceX удастся выйти на 40 успешных пусков в год и компания будет заниматься только сетью Starlink (что невозможно в принципе), мы увидим на орбите рабочую группировку не ранее чем через 4 года. Таким образом полноценной работы системы стоит ожидать году эдак к 2025-му.

SpaceX может попробовать решить проблему количества аппаратов поднятием их орбиты — таким образом каждый спутник покроет большую площадь на Земле. Но это потребует пересчёта технических характеристик и значительных изменений в строении аппаратов.

Кому может быть полезна Starlink?
Путешественникам. Людям, живущим в малозаселённых районах планеты. Тем, кто не имеет доступа к обычному проводному интернету. Гражданам государств с активной интернет-цензурой (на свой страх и риск). При этом не стоит забывать, что Starlink в качестве спутникового оператора будет работать под юрисдикцией США.

Выводы
Я предлагаю пока что оставить прогнозы по поводу начала полноценной работы сети. Это лишь тестовый запуск, который позволит SpaceX проверить выполнимость поставленной задачи в принципе. Запущенные аппараты будут обладать лишь частью функций будущих спутников, а их габариты составят всего 1 x 0,7 x 0,7 метра.