Предлагаю ознакомиться с ранее размещенными материалами по проекту Starlink (SL):
Часть 1. Рождение проекта ‣ Часть 2. Сеть SL ‣ Часть 3. Наземный комплекс ‣ Часть 4. Абонентский терминал ‣ Часть 5. Состояние группировки SL и закрытое бета-тестирование ‣ Часть 6. Бета-тестирование и сервис для абонентов ‣ Часть 7. Пропускная способность сети SL и программа RDOF ‣ Часть 8. Монтаж и включение абонентского терминала ‣ Часть 9. Сервис на рынках вне США ‣ Часть 10. SL и Пентагон ‣ Часть 11. SL и астрономы ‣ Часть 12. Проблемы космического мусора ‣ Часть 13. Спутниковая задержка в сети и доступ к радиочастотному спектру ‣ Часть 14. Межспутниковые каналы связи ‣ Часть 15. Правила предоставления услуг ‣ Часть 16. SL и погода
Starlink-2.0. Второе поколение системы
Здесь речь пойдет о новом раунде подачи заявок на использование частотного ресурса на территории США спутниковыми сетями на низкой и средней орбите. Ранее опубликованная в ЖЖ часть посвящалась прежде всего OneWEB и Телесат. Желательно начать чтение с нее, дабы понимать картину в целом, а сегодня рассмотрим заявку SpaceX.
Что попросил SpaceX в своей новой заявке в Федеральную Комиссию по связи в США?
Прежде всего заявку отличает то, что если OneWEB и Телесат просто масштабировали свои сети (банально увеличив количество ИСЗ в 5..13 раз, не меняя, по большому счету, ни частотный диапазон, ни орбиты, и не вдаваясь практически ни в какие детали), то у SpaceX это реально НОВАЯ заявка, а не просто больше таких же спутников.
И SpaceX справедливо говорит в ней о Gen2 (втором поколении системы).
Итак вот таблица с параметрами сети Starlink-2.
Если представить себе это на орбите то будет выглядеть так:
Что нового?
1. В отличие от первого поколения, абонентский терминал в Gen2 будет работать не только в Кu (11/14 Гигагерц), но и в Ка (18/30 Гигагерц). При этом абонентские терминалы для первого поколения будут работать и с ИСЗ второго поколения.
Вот частоты первого поколения Starlink:
А вот частоты для StarLink Gen2:
Что это дает?? Дает больше пропускной способности. Кu-диапазон делится на 2 части для сервисов BSS Broadcast Satellite Service (телевизионное вещание) и FSS Fixed Satellite Service (спутниковая связь), это в сумме от 10 700 МГц до 12 700 МГц. Итого 2000 Мегагерц по направлению от ИСЗ к абоненту. В Gen2 к 2000 МГц в Кu добавится еще и 1800 Мгц в Ка-диапазоне.
2. Для того чтобы «поднять» с Земли на спутник вдвое больше информации, SpaceX решил использовать на гейтвеях новый (никогда ранее не использовавшийся в спутниковой связи) Е- диапазон частот — это 81-86 Гигагерц (или 71-76 Гигагерц в обратном направлении). Здесь для Fixed Satellite Service (спутниковая связь) можно использовать не 500 МГц как в Кu, а в 10 раз больше – 5000 МГц. Надо отметить, что сейчас в США этот диапазон используется только для организации наземных РРЛ (радиорелейных линий) радиомостов (радиоканалов между вышками), всего в США всего лишь около 19000 таких устройств. SpaceX должна выбирать места для своих гейтвеев так, чтобы не ставить помехи этим радиомостам.
3. По сравнению с первым поколением ИСЗ, на каждом из которых возможна работа 8 отдельных лучей от ИСЗ в сторону Земли, на втором поколении их будет больше (30 лучей, работающих на прием (из них 2 луча для управления и телеметрии) и 32 луча на передачу (2 телеметрия и управления)). Это количество сервисных лучей делится на фидерные (между ИСЗ и гейтвеем) и сервисные (между ИСЗ и абонентским терминалом).
Благодаря этому каждый ИСЗ второго поколения будет иметь в 3 (три) раза больше пропускной способности, чем спутник первого поколения.
Что еще интересное можно найти в их заявке:
4. Абонентский терминал может принимать сигнал нескольких отдельных лучей суммарной пропускной способностью до 2000 МГц (эквивалентная скорость не менее 6 Гигабит ) и передавать в полосе до 125 МГц (эквивалентная скорость не менее 125 Мбит).
5. SpaceX сообщает, что достигла соглашения с Правительственными агентствами США (в том числе и Министерством Обороны) о совместном использовании Ка-диапазона, и уверена, что сможет достичь соглашения и для использования этого диапазона спутниками Gen2.
6. SpaceX еще не подготовила и не передала в ФСС информацию о системе Starlink 2-го поколения, которую необходимо сообщить в Международный Союз Электросвязи. Это будет сделано в подходящее для этого время, и SpaceX готова оплатить все расходы, связанные с публикацией данных о своей системе в каталоге МСЭ.
7. В каждом пуске ИСЗ Starlink SpaceX использует по 4 сборки для крепления ИСЗ под обтекателем, каждая сборка состоит из 2 алюминиевых легких штанг длиной 6 метров и диаметром 1,5 дюйма. Время жизни этих штанг на орбите не более 36 дней, а вероятность столкновения с любым другим объектом равна 0.00000000653.
8. Для защиты от космического мусора и микрометеоритов все важные элементы ИСЗ защищены алюминиевым экраном толщиной 1 мм. При этом, даже если экран и баки с криптоном будут пробиты, это не вызовет взрыва и образования обломков диаметром более 1 мм.
9. Многие из бортовых приемников командной радиолинии, передатчиков телеметрии и электроники, управляющей ИСЗ, резервированы для предотвращения потери управления ИСЗ в полете. Расчеты по собственной методике SpaceX показывают, что вероятность потери управления ИСЗ из-за столкновения с космическим мусором диаметром более 1 мм составляет 0.000776 за весь период работы ИСЗ.
10. SpaceX будет мониторить топливные танки и аккумуляторы во время работы и не будет разряжать топливные танки и батареи по окончании работы. SpaceX планирует направлять ИСЗ в атмосферу для полного сгорания в работающем состоянии, считая это наиболее безопасным вариантом предотвращения создания космического мусора.
11. SpaceX будет постоянно мониторить орбиты своих ИСЗ и рассчитывать вероятность их столкновения с известными объектами космического мусора и других ИСЗ. Если вероятность столкновения будет больше 0,001% будет предприниматься маневр ИСЗ Starlink с изменением его орбиты на безопасную.
12. ИСЗ Starlink используют GPS и другие сенсоры для определения своего местоположения.
13. SpaceX обязуется координировать движение своих ИСЗ со всеми другими НГСО системами, подавшими заявки в ФСС, в том числе с Куйпер (его высоты 590, 610 и 630 км), а также другими неамериканскими 54 группировками и отдельными ИСЗ, работающими/пересекающими эти высоты, зарегистрированными в каталоге МСЭ.
Меня поразило количество стран, имеющих спутники на этой орбите (или заявки в МСЭ на размещение ИСЗ там)
14. ИСЗ системы Starlink будет полностью сгорать в атмосфере, и частицы, достигшие поверхности Земли, будут иметь энергию не более 15 Джоулей, то есть риск травмы для человека равен нулю.
15. Спутники 2-го поколения будут иметь штатные межспутниковые каналы связи.
16. Типовая задержка составит не более 50 миллисекунд.
17. Размещение ИСЗ на орбитах 360 км обеспечит то, что спутник, в случае его неисправности, будет освобождать орбиту (сгорать в атмосфере) всего лишь за три месяца.
18. Благодаря пункту выше, орбиты высотой 360 км одни из самых «чистых» и вероятность столкновения ИСЗ на ней в 21000 раз меньше, чем на орбите высотой 800 км.
19. Для уменьшения помех в астрономических наблюдениях, спутники второго поколения будут: во-первых, поворачиваться вокруг своей оси в момент движения на рабочую орбиту, а во-вторых, их солнечные батареи складываться особым образом. Обе эти меры позволят обеспечить, что время, когда поезд из запущенных ИСЗ может быть замечен наблюдателем с Земли (без телескопа), менее недели. Еще на этих ИСЗ будет использовано специальное покрытие по уменьшению Альбедо на 55% и козырек для солнечного света. Также меньшая высота орбиты спутников 2-го поколения обеспечит, что они будут быстрее покидать угол наблюдения Астрономами, чем ИСЗ, находящиеся на более высоких орбитах.
20. Абонентский терминал будет крайне прост для включения и оно будет состоять из 2 шагов: навести на небо и включить его.
21. Благодаря большому числу ИСЗ на видимом для абонентского терминала участке неба, тер��инал сможет выбирать для работы те ИСЗ, которые незатенены для него деревьями или более высокими домами, то есть система получит очень высокую гибкость. Кроме того, система 2-го поколения, будет обладать Искусственным Интеллектом, позволяющим ей отключать/выбирать для работы с конкретным абонентом те лучи/ИСЗ, которые не ставят помехи другим системам на низкой или геостационарной орбите.
Вот в целом и все. Как я понял, общая цель создания спутниковой сети Starlink второго поколения — обеспечить пользователю уровень сервиса (в части задержки и скорости) на уровне того, который имеют сейчас жители мегаполисов в США, сидящие на оптике или будущей сотовой сети 5G.
Если говорить о практической реализации, то кроме вопроса управления и координации всей группировкой, остальное не кажется крайне сложным, но требует огромных инвестиций и может иметь право на реализацию, только в случае коммерческого успеха в США сети Starlink первого поколения. При этом на сегодня однозначно нет 100% гарантии такого успеха.
