Sommario:
- SpaceX Starlink
- The Wayback (Circa 1996)
- Rimane un problema
- La competizione
- Chi è il responsabile, comunque?
Video: La STORIA della CORSA allo SPAZIO (1955 - 1975) (Novembre 2024)
C'è una teoria (o forse una storia di ammonimento) tra gli astronomi chiamata Sindrome di Kessler, chiamata per l'astrofisico della NASA che l'ha proposta nel 1978. In questo scenario, un satellite in orbita o un altro pezzo di materiale colpisce accidentalmente un altro e si rompe in pezzi. Questi pezzi ruotano intorno alla Terra a decine di migliaia di miglia all'ora, distruggendo tutto ciò che si trova sul loro cammino, compresi altri satelliti. Inizia una catastrofica reazione a catena che termina in una nuvola di milioni di pezzi di detriti spaziali non funzionali che orbitano attorno al pianeta indefinitamente.
Un tale evento potrebbe rendere un piano orbitale funzionalmente inutile, distruggendo tutti i nuovi satelliti inviati al suo interno e forse impedendo l'accesso ad altre orbite e persino a tutto lo spazio.
Pertanto, quando SpaceX ha presentato una richiesta alla FCC per inviare 4.425 satelliti in orbita terrestre bassa (LEO) per fornire una rete Internet ad alta velocità globale, la FCC era ragionevolmente preoccupata. Per più di un anno, la società ha risposto alle domande della Commissione e alle petizioni dei concorrenti per respingere la domanda, incluso il deposito di un "piano di mitigazione dei detriti orbitali" per dissipare i timori dell'apocalisse kessleriana. Il 28 marzo, la FCC ha accolto la domanda di SpaceX.
La spazzatura spaziale non è l'unica cosa di cui la FCC è preoccupata e SpaceX non è l'unica entità che cerca di costruire costellazioni satellitari di prossima generazione. Una manciata di aziende, sia vecchie che nuove, stanno sfruttando le nuove tecnologie, sviluppando nuovi piani aziendali e chiedendo alla FCC di accedere alle parti dello spettro delle comunicazioni di cui hanno bisogno per coprire la Terra in Internet veloce e affidabile.
Sono coinvolti grandi nomi - da Richard Branson a Elon Musk - insieme a grandi soldi. Finora OneWeb di Branson ha raccolto $ 1, 7 miliardi e il presidente e COO di SpaceX Gwynne Shotwell ha stimato un prezzo di $ 10 miliardi per il progetto di quella società.
Ci sono grandi sfide, ovviamente, e una storia non proprio favorevole a questi sforzi. I bravi ragazzi stanno cercando di colmare il divario digitale nelle regioni sottoservite, anche se i cattivi attori fanno scivolare i satelliti illegali sui rideshares. E sta accadendo tutto come (o davvero, perché) la domanda di dati è salita alle stelle: nel 2016, il traffico Internet globale ha superato 1 milione di byte, secondo Cisco, dando il via all'era zettabyte.
Se l'obiettivo è fornire un (buon) accesso a Internet dove prima non esisteva nessuno, i satelliti sono un modo ragionevole per raggiungerlo. In effetti, le aziende lo fanno da decenni tramite grandi satelliti geostazionari (GSO) che si trovano in un'orbita molto alta, fissati sopra un certo punto sulla Terra. Ma a parte alcune applicazioni di nicchia, tra cui il monitoraggio del carico e la fornitura di Internet a basi militari, questo tipo di connettività satellitare non è stata abbastanza veloce, affidabile o reattiva per essere competitiva con la moderna Internet in fibra o via cavo.
I non GSO includono MEO, che operano in orbita terrestre media da 1.200 a 22.000 miglia sopra la superficie terrestre, e LEO (fino a circa 1.200 miglia). Se i LEO non sono di gran moda oggi, almeno lo sono per lo più.
Nel frattempo, i regolamenti per i satelliti non geostazionari sono vecchi di decenni e divisi tra agenzie all'interno e al di fuori degli Stati Uniti: NASA, FCC, DOD, FAA e persino l'Unione internazionale delle telecomunicazioni delle Nazioni Unite hanno tutti pelle in questo gioco.
Tuttavia, ci sono alcuni grandi vantaggi dal punto di vista tecnologico. Il costo per costruire un satellite è diminuito di
SpaceX Starlink
Sul retro di questa tecnologia, 11 aziende hanno presentato domande nella stessa "fase di elaborazione" FCC di SpaceX, affrontando ciascuna il problema in modo leggermente diverso.
Elon Musk ha annunciato il programma SpaceX Starlink nel 2015 e ha aperto una divisione dell'azienda con sede a Seattle. Lì disse ai dipendenti: "Vogliamo rivoluzionare il lato satellitare delle cose, proprio come abbiamo fatto con il lato missilistico delle cose".
Nel 2016, la società ha presentato la domanda FCC, che ha richiesto la salita di 1.600 (successivamente ridotti a 800) satelliti tra ora e il 2021, seguiti dagli altri prima del 2024. Voleranno tra 1.110 km e 1.325 km dal suolo, girando in cerchio la Terra in 83 distinti piani orbitali. La costellazione, come gruppo di
A terra, i clienti installeranno un nuovo tipo di terminale con antenne a guida elettronica che si collegheranno automaticamente a qualunque satellite stia offrendo il miglior segnale, simile al modo in cui un telefono cellulare sceglie le torri. Poiché i satelliti LEO si muovono rispetto alla Terra, il sistema si commuterà tra di loro ogni 10 minuti circa. E poiché migliaia saranno lì, almeno 20 saranno sempre disponibili tra cui scegliere, secondo Patricia Cooper, vicepresidente di Satellite Government Affairs per SpaceX.
L'unità di terra dovrebbe essere più economica e più facile da montare rispetto alle antenne paraboliche tradizionali, che devono essere posizionate fisicamente per indicare la parte del cielo in cui vive il satellite GSO corrispondente. SpaceX ha descritto il terminale come la dimensione di una scatola per pizza (anche se non ha notato la dimensione della pizza).
La comunicazione avverrà
Al di là delle registrazioni di FCC, SpaceX rimane carina
A febbraio, SpaceX ha lanciato i suoi primi due prototipi di satelliti Starlink. A forma di cilindri con pannelli solari per le ali, Tintin A e B sono all'incirca un metro per lato e Musk ha confermato via Twitter che stavano comunicando con successo. Se i prototipi continuano a funzionare, saranno uniti nel 2019 da centinaia di altri. Una volta che il sistema è operativo, SpaceX sostituirà i satelliti disattivati (e mitigherà i detriti spaziali) su base continuativa, istruendoli ad abbassare le loro orbite, dopodiché cadranno verso la Terra e bruceranno al rientro.
The Wayback (Circa 1996)
Negli anni '80, HughesNet era l'innovatore della tecnologia satellitare. Conosci i piatti grigi delle dimensioni di un piatto che DirecTV monta all'esterno delle case? Quelli venivano da HughesNet, che a sua volta proveniva, tortuosamente, dal pioniere dell'aviazione Howard Hughes. "Abbiamo inventato la tecnologia che ci consente di fornire comunicazioni interattive via satellite", afferma EVP Mike Cook.
A quei tempi, l'allora Hughes Network Systems possedeva DirecTV e gestiva grandi satelliti geostazionari che trasmettevano informazioni ai televisori. Allora e ora, la società offriva anche servizi alle imprese, come le transazioni con carta di credito sulle pompe di benzina. Il suo primo cliente commerciale fu Walmart, che voleva collegare dipendenti in tutto il paese e il suo ufficio a Bentonville.
A metà degli anni '90, la società costruì un sistema Internet ibrido chiamato DirecPC: il computer di un utente presentava una richiesta tramite dial-up; è stato indirizzato a un server Web e completato tramite un satellite, trasmettendo la pagina richiesta fino alla parabola dell'utente.
Intorno all'anno 2000, Hughes iniziò a fornire il suo primo sistema interattivo a due vie. Ma mantenere il costo del servizio - comprese le apparecchiature di consumo - abbastanza basso da consentire alle persone di acquistarlo era una sfida. Per fare ciò, la società ha deciso che aveva bisogno dei suoi satelliti e, nel 2007, ha lanciato Spaceway. Sebbene sia ancora in uso, questo satellite è stato particolarmente importante quando è stato lanciato, secondo Hughes, perché è stato il primo a incorporare la commutazione dei pacchetti a bordo. La sua capacità: 10 Gbps.
Nel frattempo, una società chiamata Viasat ha trascorso circa un decennio in ricerca e sviluppo prima di lanciare il suo primo satellite nel 2008. Chiamato ViaSat-1, il satellite incorporava alcune nuove tecnologie, come il riutilizzo dello spettro. Ciò ha permesso al satellite di scegliere tra diverse larghezze di banda in modo da poter pompare i dati sulla Terra senza interferenze, anche quando era vicino alla traccia del raggio di un altro satellite, e quindi riutilizzare quello spettro in connessioni che non erano adiacenti.
Era anche più veloce e più potente. Quando è salito, la sua capacità di 140 Gbps era più di tutti gli altri satelliti che coprivano gli Stati Uniti messi insieme, secondo il presidente Viasat Rick Baldridge.
"Il mercato dei satelliti era davvero stato il popolo che non aveva scelta", afferma Baldridge. "Se non potevi ottenere nient'altro, era una tecnologia di ultima istanza. Aveva essenzialmente una copertura onnipresente ma in realtà, non molti dati. Era stato relegato in cose come le transazioni alle stazioni di servizio."
Nel corso degli anni, HughesNet (ora di proprietà di EchoStar) e Viasat hanno creato GSO sempre più veloci. HughesNet ha installato EchoStar XVII (120 Gbps) nel 2012, EchoStar XIX (200 Gbps) nel 2017 e prevede di lanciare EchoStar XXIV nel 2021, che secondo l'azienda offrirà 100 Mbps ai consumatori.
ViaSat-2 è aumentato nel 2017 e ora ha una capacità di circa 260 Gbps e tre diversi ViaSat-3 sono previsti per il 2020 o il 2021, ciascuno per coprire una parte diversa del globo. Viasat ha detto che ognuna di quelle tre ViaSat-3
"Abbiamo così tanta capacità nello spazio che sta cambiando l'intera dinamica di fornitura di questo traffico. Non esiste un limite intrinseco in termini di ciò che può essere fornito", afferma DK Sachdev, un consulente satellitare e di telecomunicazioni che sta lavorando per LeoSat, una delle società che lancia una costellazione LEO. "Oggi, tutte le cose che pensavamo fossero svantaggi per i satelliti, uno per uno si stanno spostando".
Tutta questa velocità è avvenuta, non a caso, come
"L'industria dei satelliti è in una frenesia da molto tempo, capendo come andrà principalmente dai video, ai dati attuali e prevalentemente solo", afferma Ronald van der Breggen, responsabile della conformità presso
Rimane un problema
Rimane un problema: la latenza. Diversamente dalla velocità complessiva, la latenza è la quantità di tempo impiegata dalle informazioni dal computer per raggiungere la destinazione e il ritorno. Supponi di fare clic su un collegamento a un sito Web; tali informazioni devono viaggiare (in questo caso, fino a un satellite e viceversa), indicare la richiesta e restituire il sito.
Il tempo necessario per scaricare il sito si basa sulla capacità della connessione. Quanto tempo è necessario per eseguire il ping di quel server e avviarlo è la latenza. In genere viene misurato in millisecondi, non qualcosa che noteresti quando stai leggendo PCMag.com, ma molto frustrante quando giochi a Fortnite e i tuoi ritardi di gioco.
La latenza su un sistema in fibra varia in base alla distanza, ma è generalmente di alcuni microsecondi per chilometro. La latenza, quando si trasmette una richiesta a un satellite GSO, si trova in un quartiere di circa 700 ms, secondo Baldridge: la luce viaggia più velocemente nel vuoto dello spazio che nella fibra, ma questi tipi di satelliti sono lontani, e solo Ci vuole tempo. Oltre ai giochi, questo è un problema per le videoconferenze, le transazioni finanziarie e il mercato azionario, il controllo di Internet delle cose e altre applicazioni che dipendono da
Ma quanto è grande la latenza di un problema può essere discusso. Gran parte della larghezza di banda utilizzata in tutto il mondo è per i video; una volta che un video è avviato e correttamente bufferizzato, la latenza diventa un problema e la velocità effettiva è più importante. Non sorprende che Viasat e HughesNet tendano a minimizzare l'importanza della latenza per la maggior parte delle applicazioni, sebbene entrambi stiano lavorando per minimizzarla anche nei loro sistemi. (HughesNet utilizza un algoritmo per stabilire le priorità del traffico in base a ciò che gli utenti stanno cercando di ottimizzare la consegna dei dati; Viasat ha annunciato una costellazione MEO per integrare i suoi satelliti esistenti, che dovrebbe ridurre la latenza e riempire le aree di copertura comprese quelle ad alta latitudine, dove i GSO equatoriali hanno un momento difficile da raggiungere.)
"Siamo veramente concentrati su volumi elevati e costi di capitale molto, molto bassi per implementare quel volume", afferma Baldridge. "La latenza è importante quanto le altre funzionalità per il mercato che stiamo supportando?"
Ma il punto rimane; un satellite LEO è ancora molto più vicino agli utenti. Quindi aziende come SpaceX e LeoSat hanno scelto questa rotta, con le loro costellazioni di satelliti più piccoli e più vicini, anticipando una latenza di 20-30 millisecondi.
"È un compromesso il fatto che, poiché sono in un'orbita inferiore, si ottiene una latenza inferiore da un sistema LEO, ma si ha una maggiore complessità nel sistema", afferma Cook. "Devi avere almeno centinaia di satelliti per completare il
Vale la pena capire due episodi precedenti. All'inizio degli anni '90, Bill Gates e alcuni partner hanno investito in un progetto chiamato Teledesic. Doveva usare una costellazione di 840 satelliti LEO (successivamente ridotti a 288) per fornire una rete a banda larga a regioni che non potevano permettersi o che non avrebbero mai visto connessioni in fibra. I suoi fondatori hanno parlato della soluzione del problema della latenza e, nel 1994, hanno fatto domanda alla FCC per l'uso dello spettro della banda Ka. (Suona familiare?)
Nel 2003 Teledesic ha mangiato circa $ 9 miliardi prima di fallire.
"L'idea non ha funzionato allora, ma sembra fattibile ora", afferma Larry Press, un professore di sistemi di informazione alla Dominguez Hills della California State University che segue i sistemi LEO sin da quando Teledesic era nuovo. "La tecnologia non era lì da un colpo lungo."
La legge di Moore e la riduzione della tecnologia della batteria, dei sensori e dei processori dei telefoni cellulari hanno dato una seconda possibilità alle costellazioni LEO. L'aumento della domanda fa sembrare allettante l'economia. Ma mentre la saga di Teledesic si stava svolgendo, un'altra industria stava imparando alcune importanti lezioni sul lancio di sistemi di comunicazione nello spazio. Alla fine degli anni '90, Iridium, Globalstar e Orbcomm lanciarono collettivamente più di 100 satelliti in LEO allo scopo di fornire copertura per telefoni cellulari.
"Per ottenere l'intera costellazione lassù ci vuole
Tutte e tre le società sono rapidamente fallite. E mentre ciascuno si è reinventato, offrendo una gamma più piccola di servizi per applicazioni specifiche come i radiofari di emergenza e il monitoraggio del carico, nessuno è riuscito a soppiantare il servizio di telefonia cellulare basato su torre. (Negli ultimi anni, SpaceX ha firmato un contratto per il lancio di satelliti per Iridium.)
"Abbiamo già visto questo film prima", dice Manchester. "Non vedo nulla di intrinsecamente diverso nella situazione attuale."
La competizione
SpaceX e le altre 11 società (e i loro investitori) scommettono diversamente. OneWeb sta lanciando satelliti quest'anno, con l'inizio del servizio previsto per l'anno prossimo e aggiungendo molte altre costellazioni nel 2021 e 2023, con un obiettivo finale di 1.000 terabit entro il 2025. O3b, ora una filiale di SAS, ha una costellazione di 16 satelliti MEO che è operativo da diversi anni. Telesat gestisce già satelliti GSO ma sta pianificando un sistema LEO per il 2021 che presenta collegamenti ottici con latenza da 30ms a 50ms.
Upstart Astranis ha anche un satellite in orbita geosincrona e si posizionerà di più nei prossimi anni; sebbene non affronti il problema della latenza, la società mira a ridurre drasticamente i costi lavorando con gli ISP locali e costruendo satelliti più piccoli e molto più economici.
La ricerca di Internet via satellite più veloce si è basata in gran parte sulla costruzione di satelliti più grandi e più veloci in grado di trasportare più dati, afferma van der Breggen. Lo chiama "il tubo": più grande è il tubo, più Internet può sgorgare attraverso di esso. Ma aziende come la sua stanno trovando nuove aree per migliorare migliorando l'intero sistema.
"Immagina il tipo più piccolo di rete: due router Cisco e un cavo in mezzo", afferma van der Breggen. "Quello che fanno tutti i satelliti è concentrarsi sul filo tra le due scatole… stiamo portando l'intero set di tre nello spazio."
Per capire come funziona, è utile pensare a Internet come a una cosa, con una reale presenza fisica. Non sono solo dati; è dove vivono quei dati e come si muovono. Non è solo conservato in un unico posto; ci sono server in tutto il mondo che lo trattengono e quando accedi ad esso, il tuo computer lo prende da quello più vicino che sembra avere quello che stai cercando. Dove è importante. Quanto lontano conta. La luce (nota anche come informazione) viaggia più velocemente nello spazio che nella fibra, quasi della metà. E quando fai rimbalzare quella connessione in fibra intorno alla faccia del pianeta, deve prendere un percorso tortuoso da nodo a nodo, con deviazioni intorno a montagne e continenti. Si esaurisce impiegando molto più tempo quando la fonte dei dati è lontana dal consumatore, anche quando si tiene conto delle poche migliaia di miglia di distanza verticale che aggiunge un segnale spaziale.
Come quello che descrive van der Breggen, l'intero settore potrebbe essere visto come una progressione verso lo sviluppo di una rete distribuita non dissimile da Internet, ma solo nello spazio. La latenza e la velocità generale sono entrambe in gioco.
Mentre la tecnologia di un'azienda potrebbe rivelarsi suprema, non è del tutto un gioco a somma zero. Molte di queste aziende si rivolgono a mercati diversi e si stanno persino aiutando a vicenda per raggiungere i mercati che stanno cercando. Per alcuni sono navi, aerei o basi militari; per altri, sono i consumatori rurali o le nazioni in via di sviluppo. Ma alla fine, le aziende condividono un obiettivo: portare Internet dove non ce n'è o dove è insufficiente e farlo a un costo abbastanza basso da sostenere il loro modello di business.
"Il nostro punto di vista è che questa non è davvero una tecnologia in competizione. Crediamo che ci sia una necessità, in un certo senso, sia per LEO che per GEO
Per inciso, HughesNet ha effettivamente collaborato con OneWeb per fornire la tecnologia gateway che gestisce il traffico e interfaccia il sistema con Internet.
Potresti aver notato che la costellazione proposta da LeoSat è più piccola di SpaceX di quasi un fattore di 10. Va bene, dice van der Breggen, perché LeoSat intende servire clienti aziendali e governativi e quindi deve illuminare solo alcune aree specifiche. O3b sta vendendo Internet alle navi da crociera, tra cui Royal Caribbean, e sta lavorando con le telecomunicazioni nelle Samoa americane e nelle Isole Salomone, dove le connessioni cablate sono insufficienti.
Una piccola startup di Toronto chiamata Kepler Communications sta usando minuscoli CubeSats (delle dimensioni di una pagnotta di pane) per fornire dati "tolleranti al ritardo": 5 GB o più di dati in un passaggio di 10 minuti, con particolare attenzione all'esplorazione polare, scienza, industria e turismo. Secondo Baldridge, una delle maggiori aree di crescita di Viasat è quella di fornire internet alle compagnie aeree commerciali; hanno siglato accordi con United, JetBlue e American, oltre a Qantas, SAS e altri.
In che modo, quindi, questo primo modello a fini di lucro colma il "divario digitale" e fornisce Internet per le nazioni in via di sviluppo e le comunità sottoservite, che potrebbero non essere in grado di pagare così tanto? Ha a che fare con la forma del sistema. Poiché i singoli satelliti si muovono, una costellazione LEO deve essere distribuita uniformemente intorno alla Terra. Quelli che passano fuori dalla vista abitano una parte diversa del cielo e sono temporaneamente un costo sommerso.
"Suppongo che avranno prezzi molto diversi per la connettività in diverse nazioni e questo permetterà loro di renderlo economico in un posto, anche se potrebbe essere un posto molto scarso", afferma Press. "Una volta che la costellazione del satellite è lassù, è un costo fisso, e se un satellite è su Cuba e nessuno lo sta usando, allora qualsiasi entrata che possono ottenere da Cuba è positiva, è gratuita".
Ovunque possa trovarsi, questo mercato di consumo potrebbe essere il più difficile da toccare. In effetti, la maggior parte del successo ottenuto finora dall'industria ha fornito Internet costoso per governi e aziende. Ma SpaceX e OneWeb hanno in particolare visioni di clienti domestici che ballano nei loro piani aziendali.
Per accedere a questo mercato, l'interfaccia utente sarà importante, sottolinea Sachdev. Devi coprire la Terra con un sistema che è facile da usare, efficace ed economico. "Coprirlo da solo non è adeguato", afferma Sachdev. "Ciò di cui hai bisogno è un'adeguata quantità di capacità, ma prima ancora, la capacità di avere attrezzature di consumo a prezzi accessibili."
Chi è il responsabile, comunque?
I due grandi problemi che SpaceX doveva affrontare per la FCC erano come avrebbe condiviso lo spettro con le comunicazioni satellitari esistenti (e future) e come avrebbe mitigato o prevenuto i detriti spaziali. La prima domanda rientra nell'ambito di competenza della FCC, ma la seconda sembra più adatta alla NASA o al DOD. Entrambi tengono traccia degli oggetti orbitali per aiutare a prevenire le collisioni, ma nessuno dei due è un organo di regolamentazione.
"Non c'è davvero un
Il problema è ulteriormente complicato perché i satelliti LEO passano attraverso molti paesi. L'Unione internazionale delle telecomunicazioni svolge un ruolo in qualche modo simile alla FCC, assegnando spettri, ma per operare all'interno di un paese, una società deve ricevere l'autorizzazione da quel paese. L'importante da asporto è che cambia a seconda di dove ti trovi, e quindi se il tuo satellite si sta muovendo come fanno i satelliti LEO, è meglio che sia in grado di regolare il suo spettro di comunicazione.
"Vuoi davvero che SpaceX abbia il monopolio della connettività in una determinata regione?" dice la stampa. "Devono essere regolamentati e chi può regolarli? Sono sovrannazionali. La FCC non ha giurisdizione in altri paesi."
Tuttavia, ciò non rende esattamente la FCC senza denti. Alla fine dell'anno scorso, a una piccola startup della Silicon Valley chiamata Swarm Technologies è stata negata l'autorizzazione a lanciare quattro prototipi di satelliti per comunicazioni LEO, ciascuno più piccolo di un libro tascabile. L'obiezione principale della FCC era che i minuscoli satelliti potevano essere troppo difficili da tracciare e quindi imprevedibili e pericolosi.
- Hai bisogno di immagini della Terra? I nanosatelliti del pianeta Hai coperto Hai bisogno di immagini della Terra? I nanosatelliti del pianeta ti hanno coperto
- Gli hacker cercano di infettare i computer che controllano i satelliti Gli hacker cercano di infettare i computer che controllano i satelliti
- L'aeronautica americana sceglie SpaceX per il lancio del satellite 2020 L'aeronautica americana sceglie SpaceX per il lancio del satellite 2020
Swarm li ha inviati comunque. Una compagnia di servizi di lancio a Seattle li ha inviati in India dove hanno fatto un giro su un razzo che trasportava dozzine di satelliti più grandi, ha riferito IEEE Spectrum. L'FCC l'ha scoperto, e ora l'applicazione di Swarm per quattro satelliti più grandi rimane nel limbo, e la società opera in segreto.
Per le altre nuove società Internet via satellite e quelle vecchie che stanno imparando nuovi trucchi, i prossimi 4-8 anni saranno fondamentali, determinando se la domanda e la tecnologia sono qui ora o se vedremo una ripetizione di Teledesic e Iridium. Ma cosa succede dopo? Marte, secondo Musk, ha affermato che il suo obiettivo è quello di utilizzare Starlink per fornire entrate per l'esplorazione di Marte, oltre a comportarsi come una corsa di prova.
"Lo stesso sistema, potremmo fare leva su una costellazione su Marte", ha detto ai suoi dipendenti. "Anche Marte avrà bisogno di un sistema di comunicazione globale e non ci sono fibre ottiche o fili o altro."
