stringtranslate.com

Спутниковое интернет-созвездие

Спутниковая интернет-группировка — это группировка искусственных спутников, предоставляющая спутниковый интернет-сервис . В частности, этот термин стал обозначать новое поколение очень больших группировок (иногда называемых мегагруппировками [1] ), вращающихся на низкой околоземной орбите (НОО) для предоставления услуг интернета с низкой задержкой и высокой пропускной способностью ( широкополосного доступа ) . [2] По состоянию на 2020 год 63 процента сельских домохозяйств по всему миру не имеют доступа к интернету из-за инфраструктурных требований подземных кабелей и сетевых вышек . Спутниковые интернет-группировки предлагают недорогое решение для расширения покрытия. [3]

История

Хотя более ограниченные услуги спутникового интернета были доступны через геосинхронные спутники связи , вращающиеся на геостационарной орбите в течение многих лет, они имели довольно ограниченную полосу пропускания (не широкополосную), высокую задержку и предоставлялись по такой относительно высокой цене , что спрос на предлагаемые услуги был довольно низким. [4] [5] [6]

В 1990-х годах было предложено и разработано несколько созвездий спутникового интернета на низкой околоземной орбите, включая Celestri (63 спутника) и Teledesic (первоначально 840, позже 288 спутников). Эти проекты были заброшены после банкротства созвездий спутниковой связи Iridium и Globalstar в начале 2000-х годов.

В 2010-х годах интерес к спутниковым интернет-созвездиям возродился из-за снижения стоимости запуска в космос и возросшего спроса на широкополосный доступ в Интернет. Интернет-спутниковые созвездия планируются частными компаниями, такими как OneWeb ( созвездие OneWeb ), [7] [8] SpaceX ( Starlink ), [9] [10] Amazon ( проект Kuiper ), [11] [12] Samsung и российским Роскосмосом (Сфера) [13] [14] и Китаем (Hongwan, 2018, [2] или национальный проект спутникового интернета , 2021). [15] К концу 2018 года было предложено запустить и разместить на орбитах низкой околоземной орбиты более 18 000 новых спутников в период с 2019 по 2025 год. [2] Это более чем в десять раз больше количества спутников, чем сумма всех активных спутников в космосе по состоянию на март 2018 года. Более поздние предложения к 2020 году могут увеличить это число до более чем 100 000. [16]

Спустя год после начала развертывания первой спутниковой интернет-группировки — Starlink, запуск которой начался в конце 2019 года, а бета-тестирование сети началось в конце 2020 года; OneWeb начал развертывание спутников в первой половине 2020 года — конкурентное нарушение устоявшихся бизнес-моделей спутниковых компаний стало более понятным. В начале 2021 года три крупнейших европейских спутниковых оператора SES , Eutelsat и Hispasat , которые до этого времени воздерживались от разработки и развертывания широкополосной спутниковой интернет-группировки за счет частных средств , сообщили Европейской комиссии , что они готовы инвестировать в разработку такого проекта, если Европейский союз также вложит в эти усилия государственные средства. [17] Все три компании ранее были сосредоточены на предоставлении услуг связи с орбит GEO и MEO , в то время как новые провайдеры спутникового интернета развертывали свои группировки исключительно на LEO . [17]

В 2018 году российское правительство создало программу созвездия « Сфера » , состоящую из 162 спутников, обеспечивающих широкополосное подключение к Интернету, ретрансляцию сообщений , видеотрансляцию и услуги дистанционного зондирования. В октябре 2022 года был запущен демонстрационный спутник под названием «Скиф-Д». [18]

Дизайн

Предложенные системы сильно различаются по количеству спутников, типам орбит и архитектуре телекоммуникаций (в частности, по наличию или отсутствию межспутниковых связей ). Проекты систем были проанализированы с использованием статистических методов и моделирования для оценки общей пропускной способности. [19] Особенно сложной является динамическая природа сети, поскольку спутники LEO обычно проходят над заданным местоположением менее чем за 10 минут. [20]

Потенциал

Для континентальных расстояний (более 3000 км [21] ) ожидается, что спутниковые интернет-сети LEO смогут обеспечить меньшую задержку, чем оптоволоконные линии связи. [22] [21] [23] Ожидается, что это будет сохраняться даже без межспутниковых линий связи, используя только наземные станции-ретрансляторы. [24] [25] Говорят, что новые сети смогут «потенциально конкурировать с сегодняшними интернет-провайдерами во многих условиях». [21]

Проблемы и критика

Критики возражают против увеличения светового загрязнения астрономии , увеличения вероятности столкновений спутников , приводящих к образованию космического мусора , и, в более общем плане, отсутствия очистки отработавших свой срок спутников, которые могут стать космическим мусором. [26] [27]

Астрономы изучили потенциальные эффекты, которые может иметь увеличение использования спутников на низкой околоземной орбите для Очень Большого Телескопа , который использует сверхширокие экспозиции изображений, такие как 8,4-метровый Обзорный Телескоп Симони [28], используемый в проекте Legacy Survey of Space and Time в Обсерватории Веры К. Рубин . Они обнаружили, что от 30 до 40% экспозиций могут быть скомпрометированы в течение первых и последних часов ночи. [29] Исследование показало, что наблюдения в сумерках особенно подвержены влиянию SC, и что доля полосатых изображений, полученных в сумерках, увеличилась с менее чем 0,5% в конце 2019 года до 18% в августе 2021 года из-за спутников SpaceX Starlink. [30] Астрономы также выразили обеспокоенность по поводу влияния спутниковых интернет-созвездий на радиоастрономию . [31]

Необходимы дополнительные исследования для определения воздействия (в частности) светового загрязнения на различные места, сообщества, коренные народы и другие формы наблюдения.

Смягчение последствий в астрономии

В отчете семинара SATCON1 в 2020 году сделан вывод о том, что воздействие крупных спутниковых созвездий может серьезно повлиять на некоторые астрономические исследовательские усилия, и перечислены шесть способов смягчения вреда астрономии. [32] [33] В 2022 году МАС объявил о создании Центра по защите темного и спокойного неба от помех со стороны спутниковых созвездий для координации или объединения мер по смягчению таких пагубных последствий. [34] [35] [36] AAS ведет живой документ , который отслеживает недавний прогресс в этой области. [37]

Управление космосом

Рост всех отслеживаемых объектов в космосе с течением времени, показывающий недавнее увеличение количества активных спутников [38]

Руководящие принципы ООН и стандарт ИСО 24113 по предупреждению образования космического мусора «призывают» организации добровольно: [27]

Исследование предполагает, что политика может помочь достичь цели уменьшения мусора и устойчивости космоса . [27] Группа ученых изложила обоснование для управления, которое регулирует текущую свободную экстернализацию истинных затрат и рисков , рассматривая орбитальное пространство вокруг Земли как «дополнительную экосистему» ​​или общую «часть человеческой среды», которая должна подчиняться тем же проблемам и правилам, что и, например, океаны на Земле . Исследование приходит к выводу, что необходимы «новые политики, правила и положения на национальном и международном уровнях». [39] [38]

По состоянию на 2022 год глобальная космическая деятельность не контролируется в достаточной степени ни одной международной организацией, и поэтому «не существует единого набора правил, регулирующих глобальную космическую деятельность, и механизмов, обеспечивающих надлежащую утилизацию оборудования по завершении космических миссий. Также не существует скоординированных усилий по очистке космического мусора, десятилетиями скопившегося на орбите». [40]

Федерация кросс-орбитальных спутниковых сетей

Существует много операторов спутниковой связи на LEO, MEO и GEO. Подобно Интернету, который является сетью сетей, спутниковые сети разных операторов также могут образовывать федеративные сети спутниковых сетей. [41]

Созвездия

Оперативный

Планируется

Несуществующий

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Генри, Калеб (25 июня 2019 г.). «Megaconstellation ventures осторожны в отношении этапов развертывания». SpaceNews . Получено 3 июля 2019 г. .
  2. ^ abc "NSR сообщает об амбициозном созвездии Китая из 300 малых спутников на низкой околоземной орбите". SatNews . 8 марта 2018 г. . Получено 24 марта 2018 г. Наиболее заметные или, по крайней мере, самые обсуждаемые претенденты на низкую околоземную орбиту исходят из США и Канады, их насчитывается не менее 11, а запланированное количество спутников для развертывания составляет около 18 000.
  3. ^ Янг, Макена; Тадани, Ахил (1 декабря 2022 г.). Низкая орбита, высокие ставки: ставка ва-банк на конкуренцию за широкополосную связь на низкой околоземной орбите (PDF) . Центр стратегических и международных исследований (CSIS).
  4. ^ Бродкин, Джон (15 февраля 2013 г.). «Спутниковый Интернет быстрее, чем заявлено, но задержка все еще ужасная». Ars Technica . Получено 24 марта 2018 г. Задержка спутникового сигнала составляет 638 мс, что в 20 раз выше, чем у наземного широкополосного доступа.
  5. ^ «Задержка — почему она так важна для спутникового Интернета?». VSAT Systems. 2013. Получено 24 марта 2018 г.
  6. ^ «В чем разница между наземным (наземным) Интернетом и спутниковым Интернетом?». Network Innovation Associates . 2014. Получено 24 марта 2018 г.
  7. ^ Буше, Марк (3 июня 2014 г.). «Построит ли Google спутниковую группировку?». SpaceRef Business. Архивировано из оригинала 16 июля 2014 г. Получено 25 марта 2018 г.
  8. ^ Винклер, Рольфе; Пастор, Энди (11 июля 2014 г.). «Следующая миссия Илона Маска: интернет-спутники SpaceX, основатель Tesla изучает возможность создания более легких и дешевых спутников». Wall Street Journal . Получено 25 марта 2018 г.
  9. ^ Петерсен, Мелоди (16 января 2015 г.). «Илон Маск и Ричард Брэнсон инвестируют в предприятия спутникового Интернета». Los Angeles Times . Получено 19 января 2015 г.
  10. ^ Бродкин, Джон (4 октября 2017 г.). «Широкополосные спутники SpaceX и OneWeb вызывают опасения по поводу космического мусора». Ars Technica . Получено 7 октября 2017 г.
  11. ^ Sheetz, Michael (4 апреля 2019 г.). «Amazon хочет запустить тысячи спутников, чтобы иметь возможность предлагать широкополосный интернет из космоса». CNBC . Получено 19 сентября 2019 г.
  12. ^ Amazon излагает Федеральной комиссии по связи цели обслуживания спутниковой группировки, планы ее развертывания и вывода с орбиты, Кейлеб Генри, SpaceNews , 8 июля 2019 г., дата обращения 19 сентября 2019 г.
  13. ^ «Россия начнет развертывание новой группировки спутников следующего поколения «Сфера» с 2021 года».
  14. ^ ""ОБЛАСТЬ" общих интересов".
  15. ^ Джонс, Эндрю (27 июля 2021 г.). «Китайская ракетная компания Space Pioneer получает крупное финансирование перед первым запуском». SpaceNews . Получено 27 июля 2021 г. .
  16. ^ Груш, Лорен (26 августа 2020 г.). «Будущее с десятками тысяч новых спутников может «фундаментально изменить» астрономию: отчет». The Verge . Получено 22 ноября 2020 г. .
  17. ^ ab de Selding, Peter B. (11 января 2021 г.). «ГРУППОВАЯ КОНВЕРСИЯ ИЛИ ПЛАТИТЕ НАМ, А МЫ ВЕРИМ? SES, EUTELSAT, HISPASAT ЗАЯВИЛИ, ЧТО БУДУТ ИНВЕСТИРОВАТЬ В ПРОЕКТ ШИРОКОПОЛОСНОЙ СВЯЗИ EU LEO». Отчет Space Intel . Получено 11 января 2021 г.
  18. ^ Кларк, Стивен (18 октября 2022 г.). «Отказ японской ракеты Epsilon списали на систему управления ориентацией». Spaceflight Now . Получено 23 октября 2022 г. .
  19. ^ дель Портильо, Иниго; Кэмерон, Брюс Г.; Кроули, Эдвард Ф. (1 июня 2019 г.). «Техническое сравнение трех систем группировки спутников на низкой околоземной орбите для обеспечения глобальной широкополосной связи». Акта Астронавтика . 159 : 123–135. Бибкод : 2019AcAau.159..123D. doi :10.1016/j.actaastro.2019.03.040. hdl : 1721.1/135044.2 . ISSN  0094-5765. S2CID  115993580.
  20. ^ Bhattacherjee, Debopam; Singla, Ankit (3 декабря 2019 г.). «Проектирование топологии сети на скорости 27 000 км/час». Труды 15-й Международной конференции по новым сетевым экспериментам и технологиям . CoNEXT '19. Орландо, Флорида: Ассоциация вычислительной техники. стр. 341–354. doi :10.1145/3359989.3365407. ISBN 978-1-4503-6998-5. S2CID  208946393.
  21. ^ abc Bhattacherjee, Debopam; Aqeel, Waqar; Bozkurt, Ilker Nadi; Aguirre, Anthony; Chandrasekaran, Balakrishnan; Godfrey, P. Brighten; Laughlin, Gregory; Maggs, Bruce; Singla, Ankit (15 ноября 2018 г.). «Подготовка к космической гонке 21-го века». Труды 17-го семинара ACM по актуальным темам в сетях . HotNets '18. Редмонд, Вашингтон, США: Ассоциация вычислительной техники. стр. 113–119. doi : 10.1145/3286062.3286079 . ISBN 978-1-4503-6120-0.
  22. ^ Handley, Mark (15 ноября 2018 г.). «Delay is Not an Option». Труды 17-го семинара ACM по актуальным темам в сетях . HotNets '18. Редмонд, Вашингтон, США: Ассоциация вычислительной техники. стр. 85–91. doi :10.1145/3286062.3286075. ISBN 978-1-4503-6120-0. S2CID  53284161.
  23. ↑ Heaven, Douglas (7 ноября 2018 г.). «Первый подробный взгляд на то, как может работать космический интернет Илона Маска». New Scientist . Получено 22 ноября 2020 г.
  24. ^ Handley, Mark (14 ноября 2019 г.). «Использование наземных реле для маршрутизации с низкой задержкой в ​​мегаконстелляциях». Труды 18-го семинара ACM по актуальным темам в сетях. HotNets '19. Принстон, Нью-Джерси, США: Ассоциация вычислительной техники. стр. 125–132. doi :10.1145/3365609.3365859. ISBN 978-1-4503-7020-2. S2CID  207960066.
  25. ^ Пресс, Ларри (30 декабря 2019 г.). «Моделирование Starlink показывает низкую задержку без межспутниковых лазерных связей». www.circleid.com . Получено 22 ноября 2020 г. .
  26. ^ Груш, Лорен (28 сентября 2018 г.). «Поскольку спутниковые созвездия становятся больше, НАСА беспокоится об орбитальном мусоре». The Verge . Получено 22 марта 2022 г. .
  27. ^ abc Уильямс, Эндрю П.; Ротола, Джулиана (2021). «Обеспечение согласованности политики в области спутниковых созвездий для предотвращения космического мусора и астрономии» (на немецком языке) . Получено 22 марта 2022 г.
  28. ^ "О LSST | Обсерватория Рубина". www.lsst.org . 2 апреля 2013 г. Получено 22 ноября 2020 г. .
  29. ^ Hainaut, Olivier R.; Williams, Andrew P. (1 апреля 2020 г.). «Влияние спутниковых созвездий на астрономические наблюдения с телескопами ESO в видимой и инфракрасной областях». Astronomy & Astrophysics . 636 : A121. arXiv : 2003.01992 . Bibcode :2020A&A...636A.121H. doi : 10.1051/0004-6361/202037501 . ISSN  0004-6361 . Получено 22 ноября 2020 г. .
  30. ^ Mróz, Przemek; Otarola, Angel; Prince, Thomas A.; Dekany, Richard; Duev, Dmitry A.; Graham, Matthew J.; Groom, Steven L.; Masci, Frank J.; Medford, Michael S. (1 января 2022 г.). «Влияние спутников SpaceX Starlink на наблюдения в рамках исследования переходных объектов Zwicky». The Astrophysical Journal Letters . 924 (2): L30. arXiv : 2201.05343 . Bibcode : 2022ApJ...924L..30M. doi : 10.3847/2041-8213/ac470a . ISSN  2041-8205.
  31. ^ Кимброу, Адам. «Спутниковые созвездия и радиоастрономия». www.thespacereview.com . The Space Review . Получено 22 ноября 2020 г. .
  32. ^ Чжан, Эмили. «Темные спутники SpaceX все еще слишком яркие для астрономов». Scientific American . Получено 16 сентября 2020 г.
  33. ^ «В отчете предлагается дорожная карта по смягчению воздействия крупных спутниковых созвездий на астрономию | Американское астрономическое общество». aas.org . Получено 16 сентября 2020 г. .
  34. ^ «Астрономы противостоят спутниковым мегасозвездиям». BBC News . 4 февраля 2022 г. Получено 10 марта 2022 г.
  35. ^ «Защита темного и тихого неба от помех созвездий спутников». Институт радиоастрономии Макса Планка, Бонн . Получено 10 марта 2022 г.
  36. ^ "Международный астрономический союз | МАС". www.iau.org . Архивировано из оригинала 13 марта 2022 г. Получено 10 марта 2022 г.
  37. ^ «Влияние крупных спутниковых созвездий на астрономию: текущие обновления | Американское астрономическое общество». aas.org . Получено 22 марта 2022 г. .
  38. ^ ab Лоуренс, Энди; Роулз, Мередит Л.; Джа, Мориба; Боли, Аарон; Ди Вруно, Федерико; Гаррингтон, Саймон; Крамер, Майкл; Лоулер, Саманта; Ловенталь, Джеймс; Макдауэлл, Джонатан; Маккогриан, Марк (апрель 2022 г.). «Аргументы в пользу космического энвайронментализма». Nature Astronomy . 6 (4): 428–435. arXiv : 2204.10025 . Bibcode :2022NatAs...6..428L. doi :10.1038/s41550-022-01655-6. ISSN  2397-3366. S2CID  248300127.
  39. ^ «Орбитальное пространство вокруг Земли должно быть защищено на фоне роста числа спутников, говорят ученые». The Guardian . 22 апреля 2022 г. Получено 13 мая 2022 г.
  40. ^ «Без устойчивых практик орбитальный мусор будет препятствовать золотой лихорадке в космосе». TechCrunch . 2 марта 2022 г. Получено 22 марта 2022 г.
  41. ^ Chou, Yi Ching; Chen, Long; Wang, Feng; Wang, Hengzhi; Ma, Xiaoqiang; Ma, Sami; Liu, Jiangchuan (июнь 2024 г.). Orchestrating Sustainable and Service-Differentiable Satellite Networking: A Federated Cross-Orbit Approach. 2024 IEEE/ACM 32nd International Symposium on Quality of Service (IWQoS). Гуанчжоу, Китай: IEEE . стр. 1–10. doi : 10.1109/IWQoS61813.2024.10682914. ISBN 979-8-3503-5012-8. ISSN  2766-8568.
  42. ^ «Китай приступил к запуску собственной спутниковой интернет-сети». 15 июля 2023 г.
  43. ^ «Китай запускает спутниковый интернет, который может бросить вызов Starlink от SpaceX». 30 ноября 2023 г.
  44. ^ archit_tandon (14 сентября 2024 г.). "AST SpaceMobile orbital launch of first five commercial satellites successful". Communications Today . Получено 16 сентября 2024 г. .
  45. ^ Джонс, Эндрю (6 августа 2024 г.). «Китай запускает первые спутники для мегаконстелляции Thousand Sails». SpaceNews . Получено 8 августа 2024 г. .
  46. ^ "Press corner". Европейская комиссия - Европейская комиссия . Получено 12 октября 2023 г.