SpaceX披露Starlink服務的細節

多年來,埃隆·馬斯克(ElonMusk)一直在談論他利用衛星群向世界提供寬帶互聯網接入的計劃。這個星座被稱為星鏈路,最初將由近12000顆低成本衛星組成,提供一種太比特互聯網服務。第一批這類衛星計劃在2019年6月,整個星座將在20世紀20年代中期部署。

雖然這一計劃的基本原理已為公眾所知,但馬斯克和他為重振太空探索而創立的公司在細節上卻有些缺乏。但多虧了模擬由倫敦大學學院的馬克·漢德利教授創作,這個世界可能最終會對Starlink的樣子有一個瞭解。

SpaceX披露Starlink服務的細節

漢德利是倫敦大學學院計算機科學系的網絡系統教授,他用3D遊戲引擎創建了一個定製的模擬器,專門展示Starlink的工作原理。他還包括SpaceX的公眾信息FCC文件,以及他自己對計算機網絡如何工作的廣泛瞭解。

SpaceX披露Starlink服務的細節

SpaceX的首兩顆星通原型衛星在其首次發射前在這裡拍攝

正如漢德利在最近的一次採訪中所解釋的數字趨勢:

“我以前寫過網絡模擬器,但我通常不會在遊戲引擎中編寫。然而,在這種情況下,能夠形象地看到星座的運動對於理解正在發生的事情是至關重要的。當你能看到它的時候發生的事情就更直觀了。在這些模擬的較低的細節層次上,這個問題本質上是一個三維幾何問題,而遊戲引擎實際上非常適合於探索這些問題。“

在2016年11月,SpaceX向FCC提出申請,要求獲得運營這個非地球靜止衛星星座(NGS)的許可證。根據他們提交的文件,計劃最初將4425顆衛星部署到1100至1300公里(680至800英里)的軌道上。SpaceX自示他們將把他們的第一顆1600顆衛星部署到550公里(340英里)的高度,以避免增加空間碎片問題。

根據射入外層空間物體的在線索引(OSOidx),由聯合國外層空間事務廳(聯薩觀察團))目前地球軌道上有4,857顆衛星(截至2018年11月9日)。根據他們的初步計劃,星環星座的部署將使這一數目增加近三倍,而目前的計劃將使這一數目增加一倍。

SpaceX披露Starlink服務的細節

2018年2月,SpaceX獵鷹9號火箭發射了兩顆星聯衛星。

根據馬斯克的計劃,Starlink將通過一系列地面站發送信息,這些地面站將通過無線電波向上面的衛星發送信息。然後,這些衛星將利用激光將信息傳送到接收者目的地的上方,然後再用無線電波將數據發送到正確的電臺。

考慮到所涉及的野心勃勃的性質和技術,Handley對這樣一個衛星網絡的工作方式既感興趣又困惑。例如,他想知道是否有可能將數千顆LEO衛星連接成一種能夠使互聯網流量走上最直接路徑的配置。此外,衛星的安排必須儘量減少碰撞的可能性。

哈德利還對該網絡的容量感到好奇,特別是它將如何與更傳統的依賴光纖的高速互聯網技術相比。從理論上講,Starlink將能夠發送比光纖快一倍的信息,因為通過玻璃傳輸的信號速度比通過空間傳輸的要慢。

根據哈德利的模擬,只有一種方法來安排這麼多的衛星,使碰撞最小化和數據最大化,所以他確信他的模擬符合SpaceX的計劃。然而,他也指示將面臨若干挑戰:

“是的,我認為這個概念是完全可行的。然而,這是很困難的,SpaceX[正在]同時在幾個領域推動技術的極限。他們使用相控陣無線鏈路來引導窄帶波束往返於衛星,這將推動已經完成的工作的極限。這是大多數人都知道的技術,但要達到他們所做的程度是很有挑戰性的。衛星間自由空間激光鏈路的使用是相對未知的技術.[歐洲空間局]曾證明這是可能的,但SpaceX需要同時跟蹤更多的目標並實現更高的數據速率。我有信心,這是可以做到的,但它可能需要一段時間才能真正正確。“

哈德利並不是唯一一個認識到建立和維持像星環這樣的星座的挑戰的人。首先,發射一顆衛星的費用將在數千萬美元的範圍內,而且每顆衛星的維護費用也很可能是巨大的。每顆Starlink衛星可能只在軌道上運行幾年,因此SpaceX需要定期發射新的衛星。

休·劉易斯(Hugh Lewis)是南安普敦大學(University Of Southampton)的教授,也是英國航天局(UK Space Agency)在機構間空間碎片協調委員會。正如他在最近的一次採訪中所指出的新科學家“為了保持4425,你將每五年發佈一次這個數字。”

SpaceX披露Starlink服務的細節

藝術家對空間碎片的印象

然而,這一星座的存在也意味著全球範圍的覆蓋,可以從偏遠的村莊、海上船隻和其他不存在傳統基礎設施的地點進入。模擬還顯示,在北緯47°至52°之間的緯度地區將有更多的衛星和更好的覆蓋範圍,這與世界上一些最大的貿易中心的位置相吻合。

在基於空間的互聯網的發展方面,SpaceX並不是唯一家。電信和航天巨頭三星(Samsung)和波音(Boeing)也在將互聯網衛星送入軌道,而谷歌(Google)和facebook也在實施自己的太空互聯網計劃。加拿大電信公司Telesat也正在開發一個全球互聯網衛星群,稱為Telesat Leo.

這些服務提供商和另一家服務提供商將試圖滿足日益增長的高速互聯網接入需求,預計到2020年,這一需求將翻一番。同一年,連接到IP網絡的設備數量預計將比全球人口多出大約3到1倍-即超過200億臺設備!

儘管滿足這一需求是一項重大任務,但從來沒有人知道馬斯克會迴避一項挑戰。最後,Starlink和馬斯克所做的任何其他冒險一樣,比如開發商業上可行的電動汽車、可重複使用的火箭和能夠將乘客運送到火星的航天器。誰知道呢也許Starlink將是一個額外的收入流,可以幫助建設火星基地阿爾法!


分享到:


相關文章: