Hogyan működik a Starlink? – 1. rész: Múlt és jelen

Kapcsolódó

A nap képe #1446 – Armstrong felkészülése

Neil Armstrong szimulációs gyakorlaton vesz részt 1969. április 18-án.

5 évesek lettünk!

2019. április 20-án írtuk első cikkünket az akkor még...

Hétzáró indítás a Hszicsang Űrközpontból

Kína keretbe zárta a hetet, hiszen hétfőn, valamint vasárnap,...

A Starlink egy globális internethozzáférést biztosító, a SpaceX által épülő műholdkonstelláció, amely több ezer, alacsony Föld körüli pályán (Low Earth Orbit, rövidítve LEO) tömeggyártott kis műholdból áll majd, amelyek földi adóvevő készülékekkel együtt működnek. A SpaceX azt tervezi, hogy a műholdak egy részét katonai, tudományos vagy felderítési célokra értékesíti. A globális lefedettséget megcélzó tervek megvalósításához akár közel 12 ezer különálló űreszközre lehet szükség. A SpaceX műholdfejlesztő létesítménye a Washington állambeli Redmondban ad otthont a Starlink kutatásának, fejlesztésének, gyártásának és pályaellenőrzésének. A konstelláció tervezésének, megépítésének és telepítésének évtizedes projektjének költségeit a SpaceX 2018 májusában legalább 10 milliárd dollárra becsülte.

Látványterv a zsúfolt orbitális pályán keringő műholdakról.

Elon Musk azt mondta: „Megpróbáljuk azt tenni a műholdakkal, amit a rakétákkal tettünk. Ahhoz, hogy forradalmasítsuk az űrkutatást, mind a műholdakkal, mind a rakétákkal foglalkoznunk kell.”

Kezdetek

Várakozások szerint a műholdas gyors internetszolgáltatás alapvetően változtathatja meg a világhálóhoz való hozzáférést és az internetezési szokásokat, lehetőségeket. A legfontosabb, hogy az alacsony, vagy közepes Föld körüli pályán (LEO, MEO) keringő műholdakról biztosított szolgáltatás hozzáférési lehetőséget nyújt az internethez azon mintegy 4 milliárd embertársunk számára, akiknek jelenleg erre még nincs technikai lehetőségük. Ha elég nagy sávszélességet sikerül biztosítani, akkor a szolgáltatás versenyképes lehet a földi szolgáltatásokkal, ahol az optikai szálas hálózat kiépítése horribilis költségekkel jár. A Popular Mechanics cikke (és az abban hivatkozott Aviation Week cikk) nyolc céget vesz számításba, amelyek számára 2018 a fordulat éve lehet. A cégek közül hármat (SpaceX, Samsung és Boeing) a nagy és ismert vállalatok közé sorolnak, a többit (OneWeb, Telesat LEO, SES O3B, Iridium Next és LeoSat) az (egyelőre) kevésbé ismerteknek nevezik, amelyek azonban jelentős szerepet játszhatnak a verseny felgyorsításában.

Farooq Khan, a dallasi székhelyű Samsung Research America elnöke 2015-ben „Mobilinternet az égből” (Mobile Internet from the Heavens) című cikkében vázolta fel a műholdas konstellációval létrehozandó szolgáltatást. Khan szerint 4600 olcsón gyártható, alacsony Föld körüli pályára állított műholddal terabájt/másodperc adatátviteli sebesség érhető el. Ez 5 milliárd felhasználóval és felhasználónkként havonta 200 gigabájt adatforgalommal számolva havonta világviszonylatban 1 zettabájt, azaz 1 milliárd terabájt adatforgalmat jelent. Khan előrejelzése szerint 2028-ra általánossá válik a havi 200 GB adatfelhasználás, így a cégnek egy évtized áll rendelkezésére a mikroműholdas hálózat kiépítéséhez.

Az első SpaceX műholdak

A SpaceX-nél a termékfejlesztés 2015-ben kezdődött. Két prototípus tesztrepülő műholdat 2018 februárjában indítottak útnak. A Microsat2a és 2b űreszközök tesztprogramja egy olyan fázisos antennás szélessávú kommunikációs platform (elsődleges hasznos teher) tervezését is validálja, amely a javasolt NGSO konstelláció végleges űreszköztervezésében szerepel majd. A SpaceX a Microsat2a és 2b kommunikációs útvonalak tesztelését, az Egyesült Államok nyugati részén található szélessávú antennasoros földi tesztállomás, valamint három, a fix földi állomások közelében telepítendő hordozható földi állomás segítségével végezte el, amelyek mindegyike az Egyesült Államok összefüggő területén („CONUS”) található. A megadott pályaprofil alapján a szélessávú (Ku-sávú) teszteket átlagosan 0,9 naponta egyszer, kevesebb mint 15 percig végezték. 

További tesztműholdakat és 60 működőképes műholdat telepítettek 2019 májusában. 2020 szeptemberétől a SpaceX egyszerre akár 60 műholdat is felbocsátott, és célja, hogy a 227 kg-os űreszközökből 1584 darabos műholdkonstellációt hozzon létre, hogy 2021 végére, vagy 2022-re közel globális szolgáltatást nyújtson. 2020 augusztusában a SpaceX az Egyesült Államok északi részén privát bétaszolgáltatást, 2020 októberében pedig nyilvános bétaszolgáltatást indított, a szolgáltatás az északi szélesség 44° és 52° közötti magas szélességeken kezdődött.

A képen látszik a két Tintin műhold rögzítése a rakétán.

Műholdkonstelláció

A műholdkonstelláció mesterséges műholdak egy csoportja, amelyek rendszerként működnek együtt. Az egyetlen műholddal ellentétben a konstelláció állandó, globális, vagy közel globális lefedettséget biztosíthat, így a Földön bármikor és mindenhol legalább egy műhold látható. A műholdak jellemzően egymást kiegészítő pályasíkok csoportjaiban helyezkednek el, és globálisan elosztott földi állomásokhoz kapcsolódnak. Használhatnak műholdak közötti kommunikációt is.

Földi vevőegység

Külső antenna

Bár az internet az egyik legjelentősebb leggyorsabban fejlődő technológiák közé tartozik az emberiség történetében, 2019 végére a világ lakosságának több mint a fele (4 milliárd fő) még mindig nem fért hozzá a világhálóhoz. A felhasználók Starlink terminálon keresztül tudnak csatlakozni az internethez, ami jelenleg kb. 500 dollárba kerül. Ezen felül a felhasználóknak havidíjat kell fizetniük, amely a Béta teszt alatt 99 dollár. Ezért az összegért a SpaceX 100Mps-os letöltési sebességet ad 20ms körüli késleltetési idő mellett.

 

Starlink kit

Ez az összeg még mindig messze kívül esik a harmadik világ sok lakosának vásárlóerejétől, de ez csak a kezdet.

A SpaceX egyelőre nem engedélyezi a Starlink vevőegységének „átmozgatását”, de a későbbiekben ez változni fog, és a felhasználók használhatják majd hajókon, vagy akár autók tetején is.

A világ legtöbb részén az internet beállításához az internetszolgáltató szakembere szükséges a kapcsolat létrehozásához, a Starlink felhasználóbarát készlete azonban lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy saját maguk állítsák be és csatlakozzanak az internethez.

A Starlink-készlet általában a következőket tartalmazza: (1) Starlink-antenna; (2) Wi-Fi router; (3) tápegység; és (4) kábelek és tartóállvány. Az antennát elég az ég felé állítani nem kell úgy beállítani pontosan, mint a geostacionárius pályán lévő műholdakhoz tartozó antennákat. Ez az antenna konstrukciójából adódik.

Az antennán belül

A kulcsfontosságú elem az ég felé néző oldala, amely lehetővé teszi, hogy az antenna nyomon kövesse a gyorsan mozgó Starlink műholdakat, amint azok elhaladnak felettük. Az antenna egy műanyag hatszögletű hálós rétegből, passzív antennaelemekből és a külső üvegszálas héjból áll. Ezen rétegek össze vannak laminálva. A nyákon (nyomtatótáramkörön) néhány felismerhetőbb alkatrész is van, mint a Power over Ethernet mágnesek, egy GPS-vevő, néhány flash-tároló és a H-hidas motorvezérlő, amelyek a tányér alján lévő döntésért és forgatástért felelős motorok vezérlésére szolgálnak. A két motor együttes forgatásával lehet dönteni az antennát, ellentétes motor forgásiránnyal pedig forgatni.

Jól látszik a két szélén a két motor, illetve a kúpos fogaskerék hajtás.

Az antenna önálló számítógép is, ARM processzorral és RAM-mal kiegészítve, amely az irányító szoftvert futtatja. Ha már itt tartunk, nem meglepő, hogy nem csak az antennaelemek szédítő sokaságát vezérlő IC-k (integrált áramkörök) a legnagyobb számú alkatrészek a nyákon, hanem úgy tűnik, hogy ezek valamiféle egyedi szilíciumot is tartalmaznak, amelyet kifejezetten a SpaceX számára terveztek.

STM mikrovezérlő

A kép által azonosított két alkatrész a parabolaantenna szoftverének működtetésére szolgál, és arra, hogy az antennák a megfelelő jeleket generálják a keringő műholdakkal való kommunikációhoz. Az STM a 2019-ben piacra dobott, MPU néven emlegetett mikroprocesszorai 32 bites Arm Cortex A-sorozatú magon és egy Cortex M4 magon alapulnak, amelyet kifejezetten digitális jelvezérlő alkalmazásokhoz terveztek. Az azonban egyértelmű, hogy a Starlink tányérban található alkalmazásprocesszor egy kifejezetten a SpaceX számára tervezett egyedi változat.

Vevőegység ára

A felhasználói termináloknak az előállítása nem olcsó. A SpaceX 499 dollárért adta el őket a Starlink béta első lépcsőjének felhasználóinak, egy Wi-Fi routerrel és egy tartóállvánnyal kiegészített csomagban. A valódi költsége a termináloknak azonban ennek az összegnek a négyszerese a Business Insider szerint.

A jelentésben Dave Mosher egy bennfentesre hivatkozva osztotta meg a SpaceX STMicroelectronics kötött gyártási megállapodásának részleteit. A részletek szerint a vállalat 2,4 milliárd dollárt is fizetett a terminálgyártónak 1 millió Starlink-tányérért.

A bennfentes szerint a parabolák darabonkénti árát ~2400 dollárban határozták meg, és ha ez igaz, akkor még jó ideig eltarthat, amíg a SpaceX LLC (a SpaceX Corp. Starlink leányvállalata) nyereséget tud felmutatni. A SpaceX a terminálok költsége miatt elszenvedett veszteséget a szolgáltatáson keresztül befolyó bevételből szeretné ellensúlyozni, és később nyereségessé tenni.

Lefedettség

A műholdas internetszolgáltatást nyújtását az ITU (International Telecommunication Union) telekommunikációs szabályozások és a fennálló nemzetközi szerződések szabályozzák, de minden országban egyedileg kell engedélyeztetni a szolgáltatást. Bár a SpaceX Starlink-hálózata már közel globális lefedettséggel rendelkezik a 60° alatti szélességi körökön belül, de még csak pár országban indult el a szolgáltatás. Természetesen egyes országok engedélyezési folyamata is sok időt vehet igénybe, de például Kanadában alig két hónap alatt kapta meg a SpaceX a működési engedélyt.

2021 áprilisi adatok alapján a következő országokban indult el a szolgálatatás: Egyesült Államok, Kanada, Egyesült Királyság, Németország, Lengyelország, Franciaország, Új-Zéland, Ausztrália.

Az írás második része – ami a Starlink műholdak felépítéséről és hardvereiről szól – a napokban lesz olvasható az oldalon.

Élő nyomkövetés: https://satellitemap.space/

Dark mode powered by Night Eye