Всё о проекте «Спутниковый интернет Starlink». Часть 17. Второе поколение Starlink
Предлагаю ознакомиться с ранее размещенными материалами по проекту Starlink (SL):Часть 1. Рождение проекта ‣ Часть 2. Сеть SL ‣ Часть 3. Наземный комплекс ‣ Часть 4. Абонентский терминал ‣ Часть 5. Состояние группировки SL и закрытое бета-тестирование ‣ Часть 6. Бета-тестирование и сервис для абонентов ‣ Часть 7. Пропускная способность сети SL и программа RDOF ‣ Часть 8. Монтаж и включение абонентского терминала ‣ Часть 9. Сервис на рынках вне США ‣ Часть 10. SL и Пентагон ‣ Часть 11. SL и астрономы ‣ Часть 12. Проблемы космического мусора ‣ Часть 13. Спутниковая задержка в сети и доступ к радиочастотному спектру ‣ Часть 14. Межспутниковые каналы связи ‣ Часть 15. Правила предоставления услуг ‣ Часть 16. SL и погода
Starlink-2.0. Второе поколение системы.
Здесь речь пойдет о новом раунде подачи заявок на использование частотного ресурса на территории США спутниковыми сетями на низкой и средней орбите. Ранее опубликованная в ЖЖ часть посвящалась прежде всего OneWEB и Телесат. Желательно начать чтение с нее, дабы понимать картину в целом, а сегодня рассмотрим заявку SpaceX.
Что попросил SpaceX в своей новой заявке в Федеральную Комиссию по связи в США?
Прежде всего заявку отличает то, что если OneWEB и Телесат просто масштабировали свои сети (банально увеличив количество ИСЗ в 5…13 раз, не меняя, по большому счету, ни частотный диапазон, ни орбиты, и не вдаваясь практически ни в какие детали), то у SpaceX это реально НОВАЯ заявка, а не просто больше таких же спутников.
И SpaceX справедливо говорит в ней о Gen2 (втором поколении системы).
Итак вот таблица с параметрами сети Starlink-2.
Если представить себе это на орбите то будет выглядеть так:
Что нового?
1. В отличие от первого поколения, абонентский терминал в Gen2 будет работать не только в Кu (11/14 Гигагерц), но и в Ка (18/30 Гигагерц). При этом абонентские терминалы для первого поколения будут работать и с ИСЗ второго поколения.
Вот частоты первого поколения Starlink:
А вот частоты для StarLink Gen2:
Что это дает? Дает больше пропускной способности. Кu-диапазон делится на 2 части для сервисов BSS Broadcast Satellite Service (телевизионное вещание) и FSS Fixed Satellite Service (спутниковая связь), это в сумме от 10 700 МГц до 12 700 МГц. Итого 2000 Мегагерц по направлению от ИСЗ к абоненту. В Gen2 к 2000 МГц в Кu добавится еще и 1800 Мгц в Ка-диапазоне.
2. Для того чтобы «поднять» с Земли на спутник вдвое больше информации, SpaceX решил использовать на гейтвеях новый (никогда ранее не использовавшийся в спутниковой связи) Е- диапазон частот — это 81–86 Гигагерц (или 71–76 Гигагерц в обратном направлении). Здесь для Fixed Satellite Service (спутниковая связь) можно использовать не 500 МГц как в Кu, а в 10 раз больше — 5000 МГц. Надо отметить, что сейчас в США этот диапазон используется только для организации наземных РРЛ (радиорелейных линий) радиомостов (радиоканалов между вышками), всего в США всего лишь около 19000 таких устройств. SpaceX должна выбирать места для своих гейтвеев так, чтобы не ставить помехи этим радиомостам.
3. По сравнению с первым поколением ИСЗ, на каждом из которых возможна работа 8 отдельных лучей от ИСЗ в сторону Земли, на втором поколении их будет больше (30 лучей, работающих на прием (из них 2 луча для управления и телеметрии) и 32 луча на передачу (2 телеметрия и управления)). Это количество сервисных лучей делится на фидерные (между ИСЗ и гейтвеем) и сервисные (между ИСЗ и абонентским терминалом).
Благодаря этому каждый ИСЗ второго поколения будет иметь в 3 (три) раза больше пропускной способности, чем спутник первого поколения.
Что еще интересное можно найти в их заявке:
4. Абонентский терминал может принимать сигнал нескольких отдельных лучей суммарной пропускной способностью до 2000 МГц (эквивалентная скорость не менее 6 Гигабит) и передавать в полосе до 125 МГц (эквивалентная скорость не менее 125 Мбит).
5. SpaceX сообщает, что достигла соглашения с Правительственными агентствами США (в том числе и Министерством Обороны) о совместном использовании Ка-диапазона, и уверена, что сможет достичь соглашения и для использования этого диапазона спутниками Gen2.
6. SpaceX еще не подготовила и не передала в ФСС информацию о системе Starlink 2-го поколения, которую необходимо сообщить в Международный Союз Электросвязи. Это будет сделано в подходящее для этого время, и SpaceX готова оплатить все расходы, связанные с публикацией данных о своей системе в каталоге МСЭ.
7. В каждом пуске ИСЗ Starlink SpaceX использует по 4 сборки для крепления ИСЗ под обтекателем, каждая сборка состоит из 2 алюминиевых легких штанг длиной 6 метров и диаметром 1,5 дюйма. Время жизни этих штанг на орбите не более 36 дней, а вероятность столкновения с любым другим объектом равна 0.00000000653.
8. Для защиты от космического мусора и микрометеоритов все важные элементы ИСЗ защищены алюминиевым экраном толщиной 1 мм. При этом, даже если экран и баки с криптоном будут пробиты, это не вызовет взрыва и образования обломков диаметром более 1 мм.
9. Многие из бортовых приемников командной радиолинии, передатчиков телеметрии и электроники, управляющей ИСЗ, резервированы для предотвращения потери управления ИСЗ в полете. Расчеты по собственной методике SpaceX показывают, что вероятность потери управления ИСЗ из-за столкновения с космическим мусором диаметром более 1 мм составляет 0.000776 за весь период работы ИСЗ.
10. SpaceX будет мониторить топливные танки и аккумуляторы во время работы и не будет разряжать топливные танки и батареи по окончании работы. SpaceX планирует направлять ИСЗ в атмосферу для полного сгорания в работающем состоянии, считая это наиболее безопасным вариантом предотвращения создания космического мусора.
11. SpaceX будет постоянно мониторить орбиты своих ИСЗ и рассчитывать вероятность их столкновения с известными объектами космического мусора и других ИСЗ. Если вероятность столкновения будет больше 0,001% будет предприниматься маневр ИСЗ Starlink с изменением его орбиты на безопасную
12. ИСЗ Starlink используют GPS и другие сенсоры для определения своего местоположения.
13. SpaceX обязуется координировать движение своих ИСЗ со всеми другими НГСО системами, подавшими заявки в ФСС, в том числе с Куйпер (его высоты 590, 610 и 630 км), а также другими неамериканскими 54 группировками и отдельными ИСЗ, работающими/пересекающими эти высоты, зарегистрированными в каталоге МСЭ.
меня поразило количество стран, имеющих спутники на этой орбите (или заявки в МСЭ на размещение ИСЗ там)
14. ИСЗ системы Starlink будет полностью сгорать в атмосфере, и частицы, достигшие поверхности Земли, будут иметь энергию не более 15 Джоулей, то есть риск травмы для человека равен нулю.
15. Спутники 2-го поколения будут иметь штатные межспутниковые каналы связи.
16. Типовая задержка составит не более 50 миллисекунд.
17. Размещение ИСЗ на орбитах 360 км обеспечит то, что спутник, в случае его неисправности, будет освобождать орбиту (сгорать в атмосфере) всего лишь за три месяца.
18. Благодаря пункту выше, орбиты высотой 360 км одни из самых «чистых» и вероятность столкновения ИСЗ на ней в 21000 раз меньше, чем на орбите высотой 800 км.
19. Для уменьшения помех в астрономических наблюдениях, спутники второго поколения будут: во-первых, поворачиваться вокруг своей оси в момент движения на рабочую орбиту, а во-вторых, их солнечные батареи складываться особым образом. Обе эти меры позволят обеспечить, что время, когда поезд из запущенных ИСЗ может быть замечен наблюдателем с Земли (без телескопа), менее недели. Еще на этих ИСЗ будет использовано специальное покрытие по уменьшению Альбедо на 55% и козырек для солнечного света. Также меньшая высота орбиты спутников 2-го поколения обеспечит, что они будут быстрее покидать угол наблюдения Астрономами, чем ИСЗ, находящиеся на более высоких орбитах.
20. Абонентский терминал будет крайне прост для включения и оно будет состоять из 2 шагов: навести на небо и включить его.
21. Благодаря большому числу ИСЗ на видимом для абонентского терминала участке неба, терминал сможет выбирать для работы те ИСЗ, которые незатенены для него деревьями или более высокими домами, то есть система получит очень высокую гибкость. Кроме того, система 2-го поколения, будет обладать Искусственным Интеллектом, позволяющим ей отключать/выбирать для работы с конкретным абонентом те лучи/ИСЗ, которые не ставят помехи другим системам на низкой или геостационарной орбите.
Вот в целом и все. Как я понял, общая цель создания спутниковой сети Starlink второго поколения — обеспечить пользователю уровень сервиса (в части задержки и скорости) на уровне того, который имеют сейчас жители мегаполисов в США, сидящие на оптике или будущей сотовой сети 5G.
Если говорить о практической реализации, то кроме вопроса управления и координации всей группировкой, остальное не кажется крайне сложным, но требует огромных инвестиций и может иметь право на реализацию, только в случае коммерческого успеха в США сети Starlink первого поколения. При этом на сегодня однозначно нет 100% гарантии такого успеха.
