Попри те, що 2021 рік ще не завершений, він уже подарував нам один цікавий рекорд. За перші дев’ять місяців у космос було запущено понад 1400 супутників. Для порівняння: за весь 2020 рік за межі атмосфери було виведено 1300 апаратів, що, у свою чергу стало новим рекордом — до цього в космос протягом року ніколи не запускалися понад 1000 супутників.
Причина цих рекордів досить проста. Компанії SpaceX і OneWeb приступили до реалізації дуже амбітних планів з розгортання глобальних супутникових сузір’їв. Їх мета — забезпечити землян сервісом доступного супутникового інтернету.
Навіщо потрібен супутниковий інтернет?
У багатьох мешканців мегаполісів, ймовірно, виникне розумне питання про фундаментальний попит на супутниковий інтернет. Здавалося б, навіщо нам такі труднощі? Адже волоконно-оптичні технології дозволяють домогтися відмінних характеристик з’єднання за дуже доступною ціною.
Але справа в тому, що не всі люди живуть у великих містах із високою щільністю населення, де прокладка волоконно-оптичного кабелю економічно доцільна. Більш того, з тих же економічних міркувань у країнах із великою територією широкосмуговий інтернет часто залишається послугою, доступною жителям не всіх регіонів. Навіть у США кілька мільйонів людей все ще змушені користуватися архаїчним комутованим з’єднанням. Що ж тоді можна сказати про менш багаті країни? У багатьох країнах Африки й Азії частка користувачів глобальної мережі не перевищує кількох відсотків населення.
Це не означає, що ідея використання супутників для поширення інтернету у віддалених, малонаселених або просто бідних куточках нашої планети є інноваційною. Такі послуги вже давно пропонує ряд операторів. Але є кілька причин, чому супутниковий інтернет ще не набув широкого поширення. По-перше, це ціна: для прийому супутникового сигналу потрібен досить громіздкий і в той же час не найдешевший комплект обладнання. По-друге, це характеристики з’єднання. Для поширення інтернету використовуються апарати на геостаціонарній орбіті — на висоті 36 тисяч км.
Звичайно, в цьому є сенс, адже в зоні видимості супутника в геостаціонарному положенні буде ціла півкуля Землі. Але таке розташування також породжує значну проблему через закони фізики. Щоб дістатися до кінцевого користувача з такої відстані, сигналу треба набагато більше часу, ніж при використанні інтернету від наземного провайдера. Це призводить до помітної затримки та високого пінгу (понад 600 мс), що дуже важливо для багатьох програм і додатків, чутливих до затримки сигналу (наприклад, Skype), а також для любителів мережевих відеоігор.
Тому до недавнього часу супутниковий інтернет всерйоз не розглядався в якості можливого масового сервісу. Зазвичай він використовувався тільки за відсутності будь-якої іншої доступної альтернативи. Через високу вартість і низьку якість з’єднання він не міг конкурувати навіть із широкосмуговим інтернетом, не кажучи вже про доступ через волоконну оптику.
Друге народження супутникового інтернету
Звичайно, фахівці давно придумали, як поліпшити якість супутникового сигналу — розмістити апарати-ретранслятори на більш низьких орбітах. Це значно підвищить швидкість передачі даних і в той же час дозволить позбутися пов’язаних із цим затримок. Але для безперебійної роботи такої системи потрібно багато робочих пристроїв, щоб постійно тримати «в полі зору» всю земну поверхню. У свою чергу, для цього потрібна значна кількість пусків для розгортання й регулярної заміни списаних супутників. Високі ціни на пускові послуги та створення космічної техніки зробили такі проекти економічно збитковими ще на етапі обговорення.
Але кілька років тому все почало змінюватися. Як свого роду відправну точку ми можемо виділити 2013 рік, коли Федеральна комісія зв’язку США (FCC) опублікувала звіт про супутниковий інтернет. Організація повідомила про значні досягнення в області комунікаційних технологій, що значно збільшили швидкість передачі даних з орбіти. Незабаром SpaceX розпочала свій переможний марш на пусковий ринок, що в підсумку призвело до помітного зниження цін на комерційні запуски. До цього було додано значне підвищення надійності космічної техніки з тенденцією до її здешевлення. Все це проклало шлях до появи сучасних проектів масового супутникового інтернету.
У 2014 році WorldVu, пізніше перейменована у OneWeb, почала розробку системи надання послуг доступу в Інтернет, що складається з 700-900 апаратів на 1200-кілометровій орбіті. За іронією долі, в той час компанія підтримувала тісний контакт зі SpaceX. Відомо, що засновник OneWeb Грег Уайлер разом з Ілоном Маском обговорювали можливість будівництва спільного заводу з масового виробництва супутників. Однак компанії так і не уклали жодної угоди про співпрацю, й незабаром їхні шляхи розійшлися.
Вже в січні 2015 року Ілон Маск уперше розповів про плани розгортання супутникового угруповання, що складається з декількох тисяч пристроїв. Згодом проект отримав назву Starlink. Спочатку багато експертів украй скептично ставилися до слів мільярдера, вважаючи їх звичайним піаром. Але з часом стало зрозуміло, що SpaceX грунтовно прибралася до справи. У 2017 році компанія розбурхала громадськість, звернувшись до FCC за дозволом розмістити майже 12 тисяч апаратів на навколоземній орбіті (зовсім недавно компанія подала додаткову заявку на більш ніж 30 тисяч пристроїв). Через рік вона запустила перші прототипи супутників Starlink. Навіть тоді багато хто все ще не міг повірити в серйозність планів компанії. Важко уявити, що SpaceX дійсно хотіла створити систему, яка вимагала би більше супутників, ніж було запущено за всі 60 років космічної ери.
Але SpaceX у черговий раз зуміла здивувати всіх. У 2019 році вона показала першу партію супутників Starlink, розміщених під обтічником ракети Falcon 9. Виявилося, що інженери компанії ретельно переробили пристрої, значно зменшивши їхні габарити у порівнянні з ранніми прототипами. Завдяки цьому з’явилася можливість запускати 60 супутників на одному носії.
Процес глобального розгортання сузір’я Starlink розпочався в листопаді 2019 року. Протягом наступних двох років SpaceX вивела на орбіту 32 партії, що загалом налічуваючи понад 1700 супутників. Фактично компанії вдалося перетворити процес їх розгортання на справжній конвеєр. Ніхто в історії ніколи не запускав стільки космічних апаратів за такий короткий проміжок часу.
Що стосується OneWeb, то ця компанія формалізалізувала свої плани влітку 2015 року, підписавши контракт із Airbus Defence and Space на виробництво 720 супутників. В ході подальших коригувань їхня кількість зменшилася до 640. В якості основного носія була обрана ракета «Союз-2.1». У лютому 2019-го OneWeb відправила в космос шість прототипів супутників. Процес розгортання сузір’я почався через рік. Станом на жовтень 2021 року воно складається з 358 активних пристроїв.
У 2019 році Amazon також офіційно долучився до перегонів за створення глобального супутникового інтернету. Компанія оголосила про розробку власної системи під назвою Kuiper — на честь відомого астронома Джерарда Койпера. У повністю розгорнутому вигляді ця система складатиметься з 3236 супутників, виведених на орбіти заввишки 590, 610 і 630 км. Передбачається, що інші пристрої будуть запускатися за допомогою носія New Glenn.
Ціна питання
Як виглядає супутниковий інтернет? Усупереч поширеній думці, тут не йдеться про глобальний безкоштовний Wi-Fi з космосу, який можна вільно підключити зі смартфону. Супутники Starlink передаватимуть сигнал в діапазоні від 12 до 18 ГГц і від 26,5 до 40 ГГц, OneWeb —- на частотах від 26,5 до 40 ГГц. При цьому пристрої з підтримкою Wi-Fi використовують частоти 2,4 та 5 ГГц. Сигнал на такій частоті з космосу просто не подолає іоносферу. І навіть якби не це фізичне обмеження, було б дещо наївно очікувати, що комерційні компанії витратять мільярди доларів на таку благочинність.
SpaceX почала публічні випробування терміналів Starlink у кінці 2020 року, зараз пакет обладнання можна придбати за 499 доларів, а вартість щомісячної підписки на послуги зв’язку становить 99 доларів. Приймач-передавач розміром із коробку для піци (діаметр 61 см, висота ноги близько 50 см) має фазовий антенний масив для відстежування супутників. Термінал може бути встановлений скрізь, де він «бачитиме» супутники безпосередньо.
SpaceX у даний час надає послуги Starlink більш ніж 140 тисячам користувачів у 20 країнах світу. Середня швидкість передачі даних становить від 100 до 200 Мбіт/с з пінгом близько 20 мс. Однак деяким користувачам вдається досягти високих швидкостей — до 340 Мбіт/с. За результатами випробувань компанія вже вирішила внести зміни у форму антени, зменшивши її розміри та масу.
Що стосується OneWeb, то в 2020 році вони повыдомили, що користувацькі термінали для колективного доступу з дистрибутивом Wi-Fi будуть коштувати від 1000 до 1500 доларів. Однак у цьому році керівництво компанії заявило про намір знизити ціну вдвічі.
Але яка вартість розгортання всіх цих супутників? У 2018 році SpaceX оцінила її в 10 млрд доларів. Однак не зовсім зрозуміло, чи це повна версія системи, чи версія, що може забезпечити її «економічну життєздатність». За іншими оцінками, вартість усіх витрат може становити від 20 до 30 млрд доларів. Це величезна сума, але в компанії вважають, що гра варта свічок. Згідно з розрахунками, після повного розгортання Starlink принесе прибуток до 30 млрд доларів на рік.
Що стосується OneWeb, то це буде коштувати набагато дешевше. Початкова конфігурація системи вимагає 640 супутників. За деякими оцінками, вартість їх розробки, будівництва та запуску складе 2,6-3 млрд доларів — дуже солідна, але все ж не непомірна цифра. Щоправда, вона все ще може змінитися. Відомо, що керівництво компанії вивчає можливість розширення сузір’я, запустивши в майбутньому ще близько 2000 пристроїв.
Слід підкреслити ще одну важливу відмінність між OneWeb і Starlink. Перший — амбітний, але все ж суто комерційний проект, спрямований виключно на отримання прибутку. Однак Starlink не є «кінцевою метою» для SpaceX. Головне завдання компанії — сформувати з нуля новий ринок, що міг би забезпечити її регулярними завантаженнями. За задумом Ілона Маска, прибуток, отриманий від Starlink, піде на розробку та будівництво космічного корабля Starship. У свою чергу, це дозволить очільнику SpaceX почати реалізовувати мрію про політ на Марс. Користовуючись послугами Starlink, ви допомагаєте людству стати «міжпланетним видом». Непоганий тег для рекламної компанії, чи не так?
Противники супутникового інтернету
Усім цим амбітним планам можуть перешкодит не тільки економічні міркування, а й дії противників глобального інтернетуи. І у проекту Starlink, і у OneWebb їх вистачає. Після того, як SpaceX вивела на орбіту першу тестову партію апаратів, у мережі почали з’являтися численні відео, демонструючі «супутникову процесію», що рухається небом. Виявилося, що апарати Starlink (хоч би певний час після виходу на орбіту) — це дуже яскраві об’єкти, добре помітні неозброєним оком.
В результаті астрономи забили на сполох. Багато вчених накинулися на SpaceX, звинувативши її в тому, що вона фактично знищує зоряне небо і робить астрономічні дослідження неможливими. У відповідь на це Ілон Маск пообіцяв, що фахівці компанії спробують вирішити проблему занадто високої яскравості Starlink і стежити за тим, щоб система не заважала наземним спостереженням. Однак це не переконало всіх. В інтернеті швидко з’явилися петиції з вимогою заборонити нові запуски Starlink.
Випробувавши ряд методів (серед яких було нанесення спеціального покриття), в подальшому SpaceX усе ж змогла, хоча б частково, вирішити проблему, оснастивши прилади спеціальними захисними козирками. Це, а також зміна орієнтації сонячних панелей у момент виходу на робочу орбіту, дозволило значно знизити яскравість апаратів в нічному небі.
Ще одна серйозна проблема — космічне сміття. Одночасне виведення в космос тисяч нових пристроїв значно збільшить навантаження на навколоземний простір. Теоретично супутники, що припинили роботу, будуть швидко зводитися з орбіти. Але, з огляду на їх величезну кількість, практично неминучі ситуації, коли деякі з них несподівано зазнають аварії та поповнять популяцію космічного сміття. Повністю справний пристрій також може бути джерелом проблем. В останні місяці компанію Starlink часто звинувачують в небезпечних прольотах біля інших супутників.
Через це дедалі голосніше лунають заклики до створення єдиної «диспетчерської» системи для навколоземних орбіт, яка дозволить запобігти небезпечним зближенням шляхом переведення окремих супутників на безпечні «ешелони». Але для цього буде потрібна співпраця всіх учасників космічного ринку та прийняття єдиних стандартів використання орбіт.
Не можна забувати про західні антимонопольні органи. Якщо тарифи Starlink дійсно будуть помітно нижчими, ніж у інших постачальників, компанію цілком можуть звинуватити в недобросовісній конкуренції, що може призведе до багаторічних судових розглядів із важким для прогнозування результатом.
Але, мабуть, найсерйозніші проблеми для глобального Інтернету можуть створити позиції окремих держав, які прагнуть повністю контролювати мережевий трафік. І тут не потрібно довго шукати приклади. Ще в 2019 році в представники ФСБ заявили, що OneWeb становить загрозу національній безпеці Росії (і це при тому, що російські підприємства активно беруть участь у створенні супутників OneWeb, а їх запуск на орбіту здійснюється за допомогою російських ракет). А восени 2021 року стало відомо, що влада країни почала готувати закон, який передбачає дуже значні штрафи як для юридичних, так і для фізичних осіб за користування супутниковим інтернетом.
При цьому потрібно розуміти, що йдеться саме про заборону супутникового інтернету, а не про глушіння сигналів з орбіти. Це, безумовно, можливо на певній території, але навряд чи можливо в масштабах однієї дев’ятої частини суходолу. Владі набагато простіше заборонити продаж і роботу приймачів, що автоматично заблокує всю легальну роботу компаній на території РФ.
Так, за необхідності і Starlink, і OneWeb можуть обійтись і без російського ринку. Але з великою часткою ймовірності можна передбачити, що подібні проблеми виникнуть і з іншими країнами. Багато чого буде залежати від позиції Китаю. Щоб отримати можливість працювати на величезному ринку Піднебесної, Starlink і OneWeb, мабуть, повинні будуть приєднатися до «великого китайського брандмауера».
Але набагато імовірніше, що Китай узагалі вирішить ужити радикальних заходів і розгорнути власну систему супутникового інтернету, щоб забезпечити повну самодостатність — як це вже було зроблено шляхом створення навігаційної системи «Бейдоу». Цього року представники КНР публічно оголосили про плани запуску власного сузір’я інтернет-супутників. Раніше російська влада вже заявляла про готовність приєднатися до такої системи, щоб отримати «безпечну» альтернативу Starlink і OneWeb.
На жаль, у сучасному світі питання доступного інтернету має не тільки економічну, але і дуже помітну політичну складову. І поки це не зміниться, не можна виключати, що в підсумку ми прийдемо до досить сумної ситуації, коли навколоземна орбіта буде заповнена супутниками багатьох глобальних інтернет-систем, які зможуть працювати виключно в певних національних межах. Хоча побачити державні кордони з орбіти неможливо, але, на жаль, це не заважає людям використовувати космос для їх зміцнення.
