За последние несколько лет мы стали свидетелями начала настоящей космическо-технологической революции под названием Starlink. Еще недавно на околоземной орбите не было ни одного спутника системы. Сейчас их количество превышает две тысячи. Это почти половина от общего количества активных космических аппаратов.
Несмотря на то, что системе еще очень далеко до завершения развертывания, она уже функционирует и постепенно меняет наш мир, в частности помогая Украине противостоять широкомасштабному российскому вторжению. Поэтому мы бы хотели рассказать о том, как устроен Starlink, его перспективах и конкурентах.
Архитектура Starlink
На данный момент архитектура системы Starlink состоит из трех основных компонентов: группировки спутников на низких орбитах, сети наземных станций, а также пользовательских терминалов.
Пока что абсолютное большинство спутников Starlink размещено на орбитах высотой 540—550 км и наклонением в 53 градуса. Такой выбор не случаен. Наклонение в 53 градуса обеспечивает покрытие территорий, где проживает большая часть населения Земли, в то время как относительно низкая высота помогает решить две проблемы. Во-первых, она значительно уменьшает задержку сигнала до конечного потребителя. Во-вторых, низкая орбита служит своеобразным естественным защитным механизмом. Даже в случае поломки спутник Starlink сойдет с орбиты и сгорит в земной атмосфере в течение нескольких лет, что уменьшает вероятность его столкновения с другими космическими аппаратами.
Другим ключевым элементом архитектуры SpaceX являются наземные станции, которые необходимы для соединения клиентов со Всемирной сетью. Если говорить упрощенно, каждый спутник работает как ретранслятор, передавая сигнал от наземной станции к пользователю со спутниковым терминалом и наоборот. В свою очередь это порождает определенное техническое ограничение. Для успешной работы наземная станция и пользователь должны одновременно находиться в поле зрения спутника. А значит, расстояние между ними не должно превышать примерно тысячи километров.
Впрочем, SpaceX уже вовсю работает над тем, чтобы снизить зависимость системы от географического расположения наземных станций. Новое поколение аппаратов Starlink (v1.5) оснащено лазерной системой связи. Она позволяет спутникам обмениваться данными между собой, что исключает промежуточные наземные станции из цепочки и снимает ограничения на расстояние.
Третьим компонентом системы Starlink являются пользовательские терминалы. Их последняя модификация имеет прямоугольную антенну, весит 4,2 кг и обеспечивает пропускную способность в 1 Гбит/с. Но это в теории. По состоянию на конец прошлого года средняя скорость скачивания Starlink составляла 105 Мбитс/с, средняя скорость загрузки — 12 Мбит/с. По мере запуска новых спутников SpaceX постепенно наращивает эти показатели.
Спутники Starlink и их эволюция
Прежде чем начать разговор о спутниках Starlink, необходимо отметить, что, несмотря на молодость системы, они уже пережили несколько модификаций, направленных на увеличение их технических возможностей.
Спутники первого поколения (v 1.0) имеют массу 260 кг и оснащены четырьмя антеннами с фазированной решеткой, работающими в Ku и Ka диапазонах для передачи данных на Землю. Для маневрирования аппараты используют ионные двигатели на эффекте Холла с криптоном в качестве рабочего тела. Также они оснащены автономной системой навигации, позволяющей им самостоятельно выполнять маневры уклонения от потенциально опасных объектов. Более поздние спутники v 1.0 также получили специальные защитные козырьки, снижающие их блеск на ночном небе.
Осенью прошлого года SpaceX приступила к запуску спутников модификации v 1.5. Они отличаются от предшественников наличием уже упомянутой системы лазерной связи. Из-за нее аппараты v 1.5 «потяжелели» примерно на 35 кг по сравнению с v 1.0.
Инженеры SpaceX уже работают над созданием спутников следующей модификации v 2.0. По заверениям компании, они будут иметь куда большие технические возможности, нежели их предшественники. Предполагается, что спутники v 2.0 будут выводиться на орбиту при помощи нового космического корабля Starship.
Точные цифры стоимости производства одного спутника Starlink держатся в секрете, но по некоторым оценкам они составляют порядка 200—500 тысяч долларов за единицу. По меркам аэрокосмической индустрии, подобная цена является революционной. Дело в том, что Starlink стали первыми в истории по-настоящему серийными спутниками, которые выпускаются на заводах в промышленных масштабах. До этого изготовление космических аппаратов фактически оставалось ручным трудом, который осуществлялся по индивидуальным проектам, что во многом и обуславливало их высокую стоимость. Но SpaceX навсегда изменила правила игры, показав, что создание спутников можно поставить на поток. Нечто подобное сделал в начале 20 века Генри Форд, начав использовать конвейер на своих заводах.
Подключение и цена для пользователей
Несмотря на глобальный охват, большинство жителей Земли пока что не могут воспользоваться Starlink. Ведь для этого необходимо разрешение властей страны на работу системы на своей территории. По состоянию на апрель 2022 года на Земле насчитывалось 29 стран, одобривших использование Starlink. В основном это государства Северной и Южной Америки, Европы, а также Австралия и Новая Зеландия.
Чтобы подключиться к Starlink в стране, власти которой дали разрешение на работу системы, пользователю нужно оставить заказ на официальном сайте, внести депозит в 99 долларов, после чего ждать получения одобрения заявки.
Изначально стоимость пользовательского терминала Starlink составляла 499 долларов при ежемесячной абонентской плате 99 долларов. Но недавно SpaceX подняла расценки. Цена спутникового терминала увеличилась до 549 долларов для клиентов, уже внесших депозит, и до 599 долларов для абсолютно новых заказчиков. Стоимость месячного пакета интернета увеличилась с 99 до 110 долларов. В SpaceX объяснили увеличение цены высокой долларовой инфляцией.
В начале 2022 года SpaceX также анонсировала предназначенную для корпоративных клиентов услугу Starlink Premium. Пользователи этого тарифного плана получат как минимум вдвое большую скорость спутникового интернета при меньшей задержке сигнала. Услуга обойдется в 2500 долларов за терминал при ежемесячной абонентской плате 500 долларов.
Starlink в Украине
После начала широкомасштабного вторжения России SpaceX начала поставки терминалов Starlink в Украину. На сегодняшний день их количество уже превысило 5 тысяч. Они используются государственными учреждениями и на объектах критической инфраструктуры. В условиях боевых действий Starlink зачастую остаются единственным средством связи с окружающим миром, обеспечивая быструю и надежную передачу данных.
Что касается физических лиц, то 20 апреля министр цифровой трансформации Михаил Федоров сообщил о том, регулятор в сферах электронных коммуникаций, радиочастотного спектра и услуг почтовой связи (НКЭК) разрешил использовать терминалы Starlink всем категориям пользователей на период действия военного положения. Кроме того, было объявлено о том, что Starlink начал подготовку к открытию представительства в Украине.
Использование Starlink в условиях боевых действий поставило закономерный вопрос о его потенциальной уязвимости. Известно, что российские военные пытались глушить сигналы системы — но у них ничего не получилось. Угрозы же сбивать спутники откровенно несостоятельны ввиду их огромного количества. Учитывая масштаб группировки, единственный реальный способ уничтожить Starlink — использовать ядерное оружие в космосе. А это станет открытым объявлением войны всему миру.
Будущее системы и ее конкуренты
Две тысячи уже запущенных спутников Starlink кажутся гигантской цифрой. Но это лишь на первый взгляд. В рамках первой фазы SpaceX планирует развернуть группировку из 4408 аппаратов. Второй этап развития системы предполагает создание еще одного созвездия из 7518 аппаратов, которые будут размещены на орбитах высотой 330—350 км. Эти спутники будут работать в V-диапазоне.
Но планы SpaceX простираются намного дальше. В перспективе компания планирует увеличить количество активных спутников до 42 тысяч. Это гигантская цифра. Но, учитывая успехи SpaceX в удешевление стоимости запусков и серийного производства аппаратов, она уже не выглядит такой невероятной, как всего несколько лет назад.
На данный момент основным конкурентом Starlink является система OneWeb. Однако ее характеристики заметно скромнее. В развернутом виде она будет состоять из 648 аппаратов. Компания успела запустить 428 спутников до разрыва сотрудничества с «Роскосмосом». По иронии судьбы, в итоге именно SpaceX согласилась помочь конкуренту, взяв на себя довывод некоторых спутников системы (другая часть будет запущена Индией). Однако точные сроки их развертывания пока что неизвестны.
В теории, более опасным конкурентом Starlink может стать разрабатываемая Amazon система Kuiper. В ее рамках планируется создать группировку из 3226 аппаратов. Недавно Amazon заключила «сделку века», заказав 83 ракеты у пусковых операторов ULA, Arianespace и Blue Origin. В то же время, поскольку для вывода Kuiper будут использоваться носители, которые пока что не введены в эксплуатацию, у SpaceX будет еще как минимум несколько лет форы.
Можно упомянуть и про проект, разрабатываемый китайской компанией GalaxySpace. В его рамках планируется создать группировку из 12 992 спутников. Но, учитывая политические реалии, его коммерческие перспективы на Западе вызывают большие сомнения. Куда вероятнее, что эта система в итоге станет частью «великого китайского файервола».
Таким образом, прямо сейчас у Starlink нет особых конкурентов, способных угрожать ее позициям. Безусловно, поскольку это первый в истории подобный проект, в некоторых аспектах проектировщикам системы приходится действовать методом проб и ошибок, что затягивает ее создание. Не стоит забывать и про сохраняющиеся значительные технологические и финансовые риски, которые все еще могут обрушить систему. В конце концов Starlink может банально не окупиться из-за недостаточного количества пользователей.
Но все же, учитывая успехи в развертывании системы и настойчивость SpaceX, что-то подсказывает, что достаточно скоро Starlink начнет восприниматься обывателями как что-то довольно обыденное, вроде той же системы GPS, которая в свое время казалась такой же фантастикой, как и глобальный спутниковый интернет.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
