Низкоорбитальные спутниковые группировки - новое явление на рынке связи

Идея этой статьи родилась из простого запроса на комментарий - после появления очередной новости про низкоорбитальные спутниковые мега-планы Илона Маска и группы прогрессивных товарищей. Редакция "Кабельщика" обратилась к одному из самых щедрых на полезную информацию экспертов спутникового рынка Сергею Пехтереву - и в мгновенье ока небольшой комментарий разросся настоящий ликбез, почти учебник - невероятно интересный и весьма актуальный для всех, кто сколько-нибудь интересуется спутниковой связью. 

Часть 1 Введение. Что такое низкоорбитальные спутниковые группировки

Коммерческая спутниковая связь существует, по большому счету, всего полвека. Начиная с запуска 6 апреля 1965 года первого коммерческого спутника Early Bird, развитие отрасли проходило относительно планомерно, запускались все более тяжелые искусственные спутники Земли (ИЗС), создавались, приватизировались и объединялись компании операторы спутников, осваивались новые диапазоны…

Все шло в рамках эволюции…

Все знали, что спутники должны быть на геостационарной орбите: 36 000 км над экватором, на этой орбите они вращаются на той же скорости, что и Земля, и неподвижны относительно антенны, направленной на них. И оператору достаточно запустить один единственный спутник, чтобы начать бизнес. А спутниковая антенна должна иметь размер в несколько метров (этот размер постепенно уменьшался, и, начав с диаметра минимум в 10 метров, достиг сегодня каких-то 70 сантиметров) и неподвижно стоять на земле.

Первая попытка "революции" произошла в самом конце прошлого века - в головы инженерам пришла идея спутникового телефона, который всегда и везде на связи – достаточно запустить несколько десятков спутников недалеко от Земли - и вот оно счастье.

Первооткрывателем тут стал проект Iridium, а как только он стал собирать деньги с инвесторов, то рядом возникли близнецы конкуренты GlobalStar, Ico и Teledesic. Увы, одновременно произошла и революция в сотовой связи, стандарт GSM покорил мир, и желаемые 3 доллара за минуту разговора и миллионы абонентов, заложенные в бизнес планы, стали несбыточной мечтой. Iridium и GlobalStar, уже запустившие свои спутники банально обанкротились после начала предоставления услуг. Проекты Ico и Teledesic просто самораспустились, вернув акционерам хотя бы немного денег… 

  

Потребовалось время, чтобы выросло новое поколение изобретательных инженеров, ну или чтобы разбогатело поколение непуганных инвесторов, но 15 лет никаких революционных идей в отрасли спутниковой связи не наблюдалось. И вот спокойствие закончилось, снова возникли проекты низкоорбитальных систем, готовых осчастливить человечество, теперь уже не телефонной связью, а широкополосным интернетом в любом месте земного шара, куда случится забрести хомо сапиенс. 

    
Илон Рив Маск — американский инженер, предприниматель, изобретатель, основатель, совладелец, генеральный директор и главный инженер компании SpaceX
 
  

Давайте разберемся в чем собственно недостатки существующей на сегодня спутниковой связи и, соответственно, в чем бизнес-идея новых проектов спутниковых группировок на низкой орбите?

1) Геостационарная орбита (36 000 км над экватором) уже давно и плотно обжита. Чтобы спутники не мешали друг другу, они не могут стоять ближе, чем на расстоянии 2 градусов, соответственно, в наиболее интересных для бизнеса регионах поставить новый спутник уже невозможно.

2) Спутниковая задержка. Основной недостаток спутниковой связи с использованием геостационарной орбиты – это спутниковая задержка: сигнал от абонентского терминала до спутника идет не меньше 300 милисекунд и еще столько же обратно. Такая задержка сильно усложняет работу телефонии и закрытых корпоративных сетей с шифрованием и туннелями, а также различных онлайн приложений от игр-стрелялок до торговли на бирже.

3) Большое расстояние от Земли до геостационарной орбиты сильно ослабляет сигнал и скорость в спутниковом канале. Чем ближе спутник к поверхности планеты, тем меньший размер антенны и мощность передатчика можно использовать в абонентском терминале (или при тех же размерах терминала значительно увеличить скорость передачи информации). 

4) Сигнал с геостационарных спутников не виден на полюсах Земли. Практически связь выше полярного круга при работе с геостационара неэффективна. В то же время имеется очень много авиамаршрутов из Северной Америки в Юго-Восточную Азию именно через Северный полюс.

5) При стремительном развитии интернета и интернета вещей якобы ресурса спутников на Геостационарной орбите не хватит для всех потенциальных абонентов, и необходимо увеличить предложение емкости.

Новые спутниковые группировки из сотен ИСЗ 100 позволяют решить все эти проблемы – появляются сотни новых спутников, благодаря низкой орбите примерно 1000 км, задержка равна 15..20 миллисекундам и появляется шанс передать сигнал из Токио до биржи Лондона быстрее по ВОЛС, и на Земле не остается ни одного уголка, где не будет широкополосного интернета. 

    

Но не все так просто - основные проблемы ВСЕХ планируемых низкоорбитальных спутниковых группировок:

1) Огромный размер начальных инвестиций – не менее 3 млрд долларов.

2) Небольшой срок жизни спутника на низкой орбите 5-7 лет из-за наличия на этой высоте остатков атмосферы, тормозящих ИСЗ (для примера, спутник на геостационарной орбите "живет" 15 лет), соответственно, большие расходы на постоянное обновление группировок.

3) Частоты выделяются на вторичной основе, и у всех новых группировок есть необходимость координации используемых частот. Пока позиция конкурентов с геостационарной орбиты весьма проста – NET. Поэтому один из вариантов работы ИСЗ на низкой орбите, когда его сигнал совпадает с линией сигнала от геостационарного ИСЗ, либо выключать свой сигнал, либо отклонять спутник в сторону.

4) Для пользования спутниковым интернетом нужен абонентский терминал, который может непрерывно следить за спутником, быстро перемещающимся над ним. Такие терминалы сейчас имеют размер минимум 80 на 80 см и стоят от 20 000 долларов.

5) Океаны занимают 70% Земли, то есть 70% емкости новых спутниковых систем будут практически не использоваться.

6) Хотя 3 миллиарда землян не имеют доступа к ШПД, но большая их часть живет на менее чем 100 долларов в месяц - у них просто нет денег оплатить новый сервис. У "золотого миллиарда" жителей Европы и Северной Америки деньги есть, но их потребности в интернете практически полностью закрывают сотовые операторы и кабельные провайдеры.

7) Новые спутниковые операторы должны получать право на использование частот, разрешение на предоставление услуг (то есть, выполнить местные требования СОРМ) в каждой стране, где они хотят предоставлять сервис.

8) Операторы новых группировок должны обеспечить "чистоту" в космосе, то есть гарантировать, что их ИСЗ после окончания работы благополучно вернутся или сгорят в атмосфере Земли, при этом никого не убив.

Число проектов низкоорбитальных спутниковых группировок уже перевалило за десять, но мы остановимся на самых известных четырех, силы убеждения авторов которых оказалось достаточно, чтобы собрать с инвесторов хотя бы десяток миллионов долларов и перейти от стадии оригинальных идей к стадии их красочных презентаций на роуд-шоу. 

Вот эта великолепная четверка смелых:

       

         

 

Начнем с самого скромного LeoSat

 

(Продолжение следует)