Супутниковий інтернет: фінальне рішення. Як Елон Маск сподівається осетеніть Землю

В кінці лютого компанія SpaceX провела черговий успішний космічний старт, вивівши на навколоземну орбіту крім іншого два власних супутника з нічого не промовистими назвами Tintin A і B . На тлі недавніх гучних успіхів - першого польоту Falcon Heavy і електромобіля, покинутого в міжпланетний простір - цей пройшов майже непоміченим. А тим часом і для самої SpaceX, і навіть для людства в цілому, як би пафосно не звучало, саме цей «непомітний» пуск набагато важливіше.

Серією Tintin Елон Маск і компанія фактично приступили до розгортання безпрецедентної за характеристиками супутникового угруповання Starlink, яка обіцяє принести швидкісний інтернет за доступними цінами в будь-яку точку Землі. Інакше кажучи вирішується нарешті завдання, яке не дає спокою ентузіастам і інвесторам як мінімум останні тридцять років.

Давайте начистоту: доступ в глобальну мережу доріг! Так, в містах і селах ми звикли до дешевого інтернету, але спробуйте поглянути на успіхи провайдерів неупереджено - і виявиться, що дешевизна ця удавана. Дешево тільки там, де щільність населення значна, тобто там, де економічно вигідно протягнути кабель або встановити станцію бездротового доступу. Гірше того, чим далі в XXI століття, тим сильніше дисбаланс.

Інтернет через стільниковий зв'язок вимагає покриття території досить дорогими базовими станціями - і стандарт 5G, про який вже почали віщати рекламщики, збільшить їх число в рази. Оптоволокно як було дорогим задоволенням ще в 90-х, так їм і залишилося - і навіть самий амбітний з пов'язаних з ним провайдерських проектів, Google Fiber , Фактично «поставлений на паузу», бо витрати виявилися занадто великими. Що залишається? Крім нового і все ще млявого напряму «атмосферних супутників» (див. « Їм би в небо »), Тільки супутники справжні.

Це ViaSat-2 - найшвидший з функціонуючих супутників, які надають доступ в інтернет. Геостаціонар, покриває територію Північної Америки, частина Південної і Атлантичного океану. Швидкість доступу до 30 Мбіт / с на канал.

А «супутниковий інтернет» - це історія в декількох томах. З середини XX століття там було стільки дійових осіб, подій і технологій, що навіть перерахувати їх непросто. Тому дозвольте мені зараз позначити так сказати усереднене напрям і точку, в якій ми опинилися, а ви поправте, якщо помітите неточності. Так ось ідею супутникових комунікацій популяризував ще до початку космічних польотів Артур Кларк - описав можливе застосування геостационарного, тобто «підвішеного» над однією і тією ж точкою Землі, штучного апарату. І геостаціонар дійсно виявилися зручною штукою (налаштував антену один раз - і працюй), але коли в 90-х супутниковий інтернет пішов в маси, стару ідею довелося розбавити вже нестаціонарними середньо- і низькоорбітальними супутниками (як їх називають, MEO і LEO, відповідно) .

Справа в тому, що геостаціонарна орбіта пролягає на відстані близько 30 тисяч кілометрів, що означає значну затримку при проходженні сигналу (грубо, від чверті секунди) і вимагає значних габаритів антен. А MEO і LEO це (приблизно) 8000 і 1000 кілометрів, що зменшує лаг і вимоги до антени, але вносить інша незручність: такі супутники рухаються по небу, вимагаючи запуску не одного-двох, а в кращому випадку десятків апаратів, плюс відповідних технологій стеження і перемикання з одного на інший, підтримки з Землі.

У тому чи іншому вигляді на сьогоднішній день послугу цифрових супутникових комунікацій надають близько дюжини операторів. У кожного свої особливості. Розрізняються вони клієнтської апаратурою (у геостаціонарів тарілки часом під 2 метри, а LEO-трансивер Iridium, наприклад, може поміститися навіть в мобільному телефоні), швидкістю доступу (рекорд тут належить геостаціонар ViaSat, що дає мегабіта в секунду), призначенням (Globalstar більше підходить для голосової телефонії, ORBCOMM орієнтується на M2M і IoT, старина Inmarsat встигає і там і там, а екзотичний Outernet і зовсім широкомовний, подібно радіо). Але всіх їх поєднує одне: божевільні ціни!

Сильно усредняя і навіть не беручи до уваги обов'язкових передоплат і підписок, це одиниці доларів за гігабайт мінімум. З такою ціною «супутник» не в змозі претендувати на заміну наземної лінії ні в густонаселених районах, ні навіть в сільських. А там, де він все-таки використовується, це відбувається зі зрозумілими обмеженнями: занадто дорого для мультимедіа, занадто повільно для ігор і додатків реального часу (високочастотний трейдинг, ассистируемое керування автомобілем і т.п.).

Ось чому доля майже у всіх таких проектів важка. Багато з діючих нині (Iridium, Globalstar, ORBCOMM як найгучніші приклади) пройшли через банкрутство, змінивши господарів і сильно скорегувавши кошти і цілі, інші взагалі не пішли далі пробних запусків. І лише зростаюча цифрова спрага цивілізації підтримує їх на плаву. На щастя чи на жаль, ми вже не можемо жити без цифрової техніки і цифрових комунікацій - так що хоч абонентів у супутникових провайдерів зазвичай лише сотні тисяч, це все-таки дозволяє їм зводити кінці з кінцями.

Teledesic яким він повинен був бути.

Але крім непривабливою дійсності у супутникового інтернету завжди була блакитна мрія: Teledesic ! Ті, хто застав 90-е, напевно пам'ятають цей циклопічний проект, підтриманий серед інших Біллом Гейтсом і канув у небуття з міхуром дот-комів. Teledesic - це трохи менше тисячі супутників, виведених на 700-кілометрову орбіту. Щоб уявити масштаб: в угрупованні Iridium апаратів на порядок менше, а всього навколо Землі - що функціонують і «мертвих» - навіть сьогодні обертається лише близько 4 тисяч повнорозмірних штучних об'єктів. Армія апаратів Teledesic, ділячи поверхню планети на «стільники» всього 700 км в поперечнику, давала можливість з недорогий компактної клієнтської апаратурою організувати по-справжньому швидкий вихід в Мережу: сотні мегабіт в секунду!

На жаль, невідповідність задуму поточного рівня розвитку техніки, труднощі у інших супутникових провайдерів і загальне охолодження інтересу до цифр е поставили на проекті хрест. Але двадцять років по тому, так і не знайшовши інших способів вирішити проблему доступного глобального інтернет-доступу, ми повертаємося до ідеї супутникових сверхгруппіровок. І особняком серед претендентів, як за масштабом, так і за рівнем опрацювання, варто проект Елона Маска: Starlink не просто повторить мрію Teledesic, а виведе її на новий рівень.

Якщо коротко, Starlink (вона ж SpaceX NGSO Satellite System ) - угруповання з 12 тисяч штучних супутників Землі, рознесених на орбіти 1100-1300 і 340 кілометрів, орієнтована на незадоволений попит на дешевий глобальний швидкісний і з малою затримкою інтернет-доступ (до 1 Гбіт / с на користувача). Розгортання її проведуть в два етапи: на першому (в наступні три роки) в космос відправлять 4425 апаратів, пізніше (до середини наступного десятиліття) до них додадуть ще 7518 одиниць. Початок експлуатації, саме раніше, планується на 2019 й рік.

Звучить ... фантастично. Але як і завжди у випадку з Маском, технічна виворіт проекту порівняно прозора, а тому можна зрозуміти і віриться, що це не пусте прожектерства, що на цей раз - дійсно вийде. У Starlink чотири ключові особливості.

Особливість перша: величезна кількість супутників на наднизької і низької орбітах. Завдяки цьому у абонентів з'являється можливість використовувати не звичайну супутникову антену, а так звану фазована антенна решітка, яка потребує механічного наведення (спрямованість її змінюється електронно). Клієнтський блок Starlink - це коробка розміром з піцу, що встановлюється в будь-якій точці земної поверхні (квартира, будинок, автомобіль, корабель, літак), звідки видно (у власній формулюванні SpaceX) «хоча б шматок неба». Крім легкості налаштування таке рішення полегшує проблему інтерференції, яка у всіх подібних проектах стоїть гостро: адже частина діапазону, задіяного для зв'язку із супутниками, використовується і наземної стільниковим зв'язком (все той же 5G), і іншими супутниковими операторами.

Рекламних матеріалів по Starlink поки немає, доводиться задовольнятися витягами з документів, поданих регуляторам. Тут: робочі кути і зона, що покривається кожним супутником угруповання.

Особливість друга: безпрецедентна дешевизна обладнання. Будувати супутники для Starlink традиційним способом, коли кожен апарат - штучний товар, що збирається вручну, нереально. Крім того навіть очікуваний термін служби супутника тут не перевищує 7 років, а досвід інших операторів показує, що в реальності він завжди менше очікуваного через непередбачені факторів.

Так що SpaceX не тільки розробила власну механічну конструкцію (її супутники порівняно плоскі, що, імовірно, дозволить ефективно упаковувати їх у Falcon, виводячи на орбіту до п'ятдесяти штук за раз) і автоматизувала виробництво, але самостійно розробляє навіть мікросхеми, врахувавши напрацювання останніх років ( згадуються, зокрема, чіпи ASIC, які стали популярні лише завдяки криптовалюта: суть, масивно-паралельний процесор, заточений під виконання однієї функції, наприклад, обчислення хеша; у Teledesic, зрозуміло, так їх можливостей не було). В результаті клієнтський «модем», наприклад, буде продаватися за 200 доларів, а собівартість супутника, імовірно, буде на порядки менше звичайних значень.

Особливість третя: P2P-архітектура. Традиційно апарати, що надають супутниковий доступ до інтернету, між собою не пов'язані і працюють простими ретрансляторами: прийняв сигнал від клієнта або (частіше) наземної станції (підключеної оптоволокном до інтернету) і відразу ж переслав назад, на іншу наземну станцію або клієнту (таку схему називають bent pipe - гнутих трубою, з якогось дива). У випадку з LEO-угрупованнями це обертається очевидними труднощами: потрібна величезна кількість допоміжних наземних станцій, значна потужність клієнтської апаратури, загострюється проблема інтерференції.

Супутники Starlink будуть пов'язані між собою, причому оптичними каналами (читайте: швидко і без необхідності схвалення регулюючими органами), так що зможуть маршрутизировать дані в найбільш вигідну точку над Землею. Наприклад, супутник, що знаходиться поза видимості наземної станції, зможе перепасувати пакети через кількох сусідів до того з них, який станцію бачить. Тому наземні станції як і раніше потрібні, але роль їх зменшується і, відповідно, зменшується необхідну їх кількість. За часів Teledesic подібних технологій ще не було, або вони тільки починали розроблятися: P2P був ідейно і технічно опрацьований лише в нульові.

Нарешті остання і, можливо, головна особливість Starlink: це проект не для всіх. На відміну від прожектер начебто Марка Цукерберга, які теж мріють про осетененіі Землі, але орієнтуються на неплатоспроможність аудиторію (див. « Золотий мільярд землян давно в Мережі. А другий і третій - де і які вони? »), Маск цілить тільки в тих, хто платити за« супутниковий кабель »може. Тому до 2025-го року у Starlink планується лише 40 мільйонів абонентів. Це, правда, в рази більше, ніж у сьогоднішніх супутникових операторів, але все ще можна досягти.

Це угруповання OneWeb, власники якої не скупляться на рекламу. Правда нагадує Teledesic? Starlink буде виглядати схожим чином, але додадуться зв'язку між супутниками.

Звичайно, Starlink не самотня. У неї вже намітилися реальні конкуренти - перш за все європейська OneWeb (600+ LEO-апаратів, старти в цьому році, початок експлуатації в наступному) і O3b (вже експлуатує невелику MEO-угруповання і планує її розширення). Однак безпрецедентна прозорість (ніхто більше не розкриває своїх проектів в таких подробицях), можливість повної вертикальної інтеграції (тобто опори виключно на власні сили у всьому, від дизайну мікросхем до космічних рейсів) і, як не крути, досвід вирішення «нерозв'язних» задач, роблять Елона Маска лідером цих перегонів. Ймовірно він стане першим, кому вдасться запропонувати по-справжньому доступний «супутниковий інтернет». А раз так, зможе зробити і наступний крок.

Адже для чого Маску знадобився Starlink? Не заради власне грошей - хоч бізнес цей, якщо все піде як задумано, в 2025-м буде генерувати для SpaceX в рази більші суми, ніж власне космічний візництво. Все зароблене планується пустити на зведення першої цієї інопланетної колонії: міста на Марсі. Таким чином, ставши абонентом Starlink, кожен зможе внести свою копієчку в це фантастичне справу.