onderzoek

Starlink-project: hoe werkt SpaceX satelliet-internet?

Door de jaren heen had Ilon Musk het overhun plannen om breedband internettoegang tot de wereld te bieden, met behulp van een constellatie (of constellatie) van satellieten. De Starlink-constellatie was oorspronkelijk gepland om te worden samengesteld uit 12.000 low-cost satellieten die een terabit-internetverbinding bieden. De eerste batch van deze satellieten wordt gelanceerd in juni 2019, en een volledig netwerk zal worden ingezet in het midden van de 2020s. Hoewel de hoofdlijnen van het plan al heel lang bekend waren, hadden Musk en het bedrijf dat door hem was opgericht om de verkenning van de ruimte nieuw leven in te blazen, geen haast om details te delen. Mark Hadley, een professor aan het University College London, heeft een model gemaakt dat de wereld laat zien hoe Starlink er uiteindelijk uit zal zien.

Hadley, een professor in netwerksystemen van de afdelingcomputerwetenschap, gebruikte een driedimensionale game-engine om een ​​model Starlink te maken. Hij nam ook informatie op van de FCC-publieke applicaties van SpaceX en vertrouwde ook op zijn kennis van de werking van computernetwerken.

Zoals Hadley in een recent interview in Digital Trends uitlegde:

"Ik heb al eerder netwerkmodellen geschreven, maar meestal welIk schrijf ze niet op de game-engine. Maar in dit geval is het vermogen om de beweging van het sterrenbeeld te visualiseren van cruciaal belang om te begrijpen wat er gebeurt. Alles is veel duidelijker als je het ziet. Met een laag detailniveau van deze simulaties is het probleem vooral een probleem van 3D-geometrie en de game-engine is zeer geschikt om dergelijke problemen te bestuderen. "

In november 2016 heeft SpaceX een aanvraag ingediend bij de FCC voorEen licentie verkrijgen om een ​​constellatie van niet-geostationaire satellieten (NGS) te beheren. Volgens de aanvraag was het plan om in eerste instantie 4.425 satellieten in banen te plaatsen van 1.100 tot 1.300 km (680 en 800 mijl). Sindsdien heeft SpaceX opgemerkt dat het de eerste 1.600 satellieten op een hoogte van 550 kilometer zal inzetten om problemen met de ophoping van ruimtepuin te voorkomen.

Volgens de internetindex van objecten gelanceerd inouter space (OSOidx), die wordt beheerd door het United Nations Office for Outer Space Affairs, heeft momenteel 4857 satellieten in een baan om de aarde. Volgens het oorspronkelijke plan van SpaceX zouden Starlink-implementaties dat aantal bijna verdrievoudigen, terwijl het huidige plan het zou verdubbelen.

Volgens het Mask-plan zal Starlink verzendenberichten via een reeks grondstations die informatie via radiogolven naar de satellieten boven hen verzenden. Deze satellieten zullen dan berichten verzenden met behulp van lasers, die naar de locatie boven het ontvangende punt worden verzonden, en de gegevens zullen vervolgens met radiogolven naar het gewenste station worden verzonden.

Gezien de ambitieuze aard van het project en zijntechnologie was Hadley zowel geïntrigeerd als verbaasd over hoe zo'n satellietnetwerk zou werken. Hij vroeg zich bijvoorbeeld af of duizenden satellieten in een lage baan om de aarde konden worden verbonden met een systeem waarmee internetverkeer de meest directe paden kon kiezen. Bovendien moeten satellieten zodanig zijn georganiseerd dat de kans op botsingen wordt geminimaliseerd.

Hadley is ook geïnteresseerd in doorvoerhet vermogen van het netwerk, in het bijzonder, hoe het kan worden vergeleken met meer traditionele high-speed fibertechnologie. In theorie kunt u met Starlink twee keer zo snel berichten verzenden als via optische vezels, omdat de signaalsnelheid bij het doorlopen van glas twee keer kleiner is dan in de ruimte.

Volgens Hadley-modellen is er maar één manierdeze set satellieten organiseren om botsingen tot een minimum te beperken en de gegevensoverdracht te maximaliseren, zodat hij er zeker van is dat zijn model consistent is met het geplande SpaceX-model. Hij geeft echter ook aan dat er een aantal problemen zullen zijn:

"Over het algemeen denk ik dat het concept volledig te realiseren is. Maar complex en SpaceX liggen gelijktijdig op de rand van mogelijke technologieën op verschillende fronten. Het gebruik van phased array-draadloze verbindingen om smalle bundels te besturen, moet onberispelijk zijn, tot het punt waarop het mogelijk is. De technologie is bekend, maar de toepassing ervan in hun omstandigheden zal zeer moeilijk zijn. Het gebruik van laserverbindingen in de vrije ruimte tussen satellieten is een relatief onbekende technologie. Het Europees Ruimtevaartagentschap heeft eerder de mogelijkheid hiervan aangetoond, maar SpaceX zal meerdere doelen tegelijk moeten volgen en hogere gegevensoverdrachtsnelheden moeten behalen. Ik weet zeker dat dit kan worden gedaan, maar het kan enige tijd duren om te debuggen. "

Hadley is niet de enige die probeert de schaal van de schepping te realiserenen sterrenbeelddiensten zoals Starlink. De kosten voor het lanceren van één satelliet kosten minimaal tientallen miljoenen dollars, en de onderhoudskosten zijn enorm per satelliet. Elke Starlink-satelliet bestaat waarschijnlijk meerdere jaren in een baan om de aarde, dus SpaceX zal regelmatig nieuwe satellieten moeten lanceren.

Hugh Lewis, een professor aan de Universiteit van Southampton, zei onlangs dat "om zelfs 4.425 satellieten te bedienen, je elke vijf jaar zoveel mogelijk moet lanceren."

Maar het bestaan ​​van een dergelijke constellatie is ookbetekent wereldwijde dekking. Toegang zal mogelijk zijn vanuit afgelegen dorpen, schepen en andere plaatsen waar traditionele infrastructuur niet bestaat. De simulatie laat ook zien dat er meer satellieten zullen zijn en een betere dekking op breedtegraden tussen 47 ° en 52 ° noord en zuid, waar door een vreemd toeval enkele van 's werelds grootste winkelcentra zich bevinden.

SpaceX zal niet alleen ruimte ontwikkeleninternet. Telecommunicatie- en ruimtevaartreuzen zoals Samsung en Boeing sturen ook satellieten de ruimte in, terwijl Google en Facebook hun eigen plannen voor het gebruik van de ruimte internet nastreven. Het Canadese telecommunicatiebedrijf Telesat ontwikkelt ook een wereldwijde constellatie van internet satellieten, bekend als Telesat LEO.

Deze en andere serviceproviders zullen strevenvoldoen aan de groeiende groei van high-speed internettoegang, die naar verwachting zal verdubbelen in 2020. In hetzelfde jaar wordt verwacht dat het aantal apparaten dat is aangesloten op IP-netwerken driemaal de wereldbevolking zal overschrijden: meer dan 20 miljard apparaten.

Hoewel de wereld ruimte zal bieden voor internethet is moeilijk, Musk heeft nooit de uitdaging uit de weg gegaan. Uiteindelijk is Starlink net als elke andere onderneming die Musk heeft overgenomen, zoals het ontwikkelen van commercieel levensvatbare elektrische voertuigen, herbruikbare raketten en ruimtevaartuigen die passagiers naar Mars kunnen vervoeren. Wie weet Misschien geeft Starlink het masker een extra stroom inkomen die de bouw van de basis van Mars zal helpen financieren.

Maak zo mogelijk verbinding met dit internet? Vertel het in onze chatten in Telegram.