Умное небо

24 мая в 2:30 UTC (5:30 мск) с космодрома на мысе ­Канаверал стартовыми командами компании SpaceX был осуществлен запуск ракеты-носителя Falcon 9 с шестьюдесятью спутниками Starlink.

Масса полезного груза, выведенного на околоземную орбиту высотой 440 км, — 18,5 тонны, что для компании на данный момент рекорд. Позднее появились сообщения о наблюдении цепочки светящихся объектов, звездная величина которых составила +2, что сопоставимо с ярчайшими звездами ночного неба. Нидерландский астроном Марко Лангбрук сумел заснять их, о чем немедленно сообщили СМИ [1]. Используя небольшие ионные двигатели, спутники поднимаются на орбиту с наклонением 53° и высотой 550 км, но уже развернули панели солнечных батарей и 31 мая осуществили первичный сеанс связи с наземными станциями, используя широкополосные антенны с фазированной решеткой.

Проект группировки спутников Starlink, который ведет частная ракетно-космическая компания SpaceX, давно привлекает внимание и успел обрасти огромным количеством интерпретаций, слухов и мифов. Как и в случае с другими инициативами знаменитого миллиардера Илона Маска, основавшего эту компанию, мнения общественности разделились: кто-то полагает, что проект является чистым пиаром для привлечения инвесторов; кто-то, наоборот, убежден, что всё это перевернет мир.

Впервые о своем намерении создать общедоступную орбитальную систему высокопроизводительной интернет-связи Илон Маск публично заявил в январе 2015 года при открытии инженерного филиала SpaceX в Редмонде (штат Вашингтон), где несколько десятков специалистов занялись перспективной разработкой. При этом было обещано, что такая система, состоящая из 4 тыс. космических аппаратов, сможет обеспечивать до 50% мирового трафика и до 10% трафика крупных городов, имеющих собственные кабельные сети [2].

Прототипы спутников Starlink изначально планировали запустить на орбиту в 2016 году с тем, чтобы вывести первый комплект серийных аппаратов к 2020 году [3]. Однако из-за внесения изменений в конструкции прототипы ­MicroSat-1a и 1b, используемые для наземных испытаний, устарели, а запуск MicroSat-2a и 2b, предназначенных для проверки бортовых систем в космосе, состоялся только 22 февраля 2018 года. Под названиями Tintin A и B они были выведены на полярную орбиту высотой 513 км.

Надо сказать, что за три года проект Starlink был значительно модифицирован. Согласно документации 2017 года, спутниковая группировка должна была состоять из двух сегментов, которые включают 4425 аппаратов, работающих на частотах диапазонов Ku/Ka/V с орбит высотой от 1110 до 1275 км, и 7518 аппаратов, работающих в V-диапазоне с очень низких орбит — от 335 до 346 км. Если проводить аналогии, то это в полтора раза больше, чем было запущено спутников за все шестьдесят лет космической эры! Заявку на эксплуатацию первого сегмента SpaceX подала в Федеральную комиссию по связи (Federal Communications Commission, FCC) в ноябре 2016 года, на эксплуатацию второго — в марте 2017 года. Описанная группировка может теоретически обеспечить скорость передачи данных до 1 Гбит/с, причем сигнал со спутников не должен зависеть от погодных условий. Для сравнения: существующие провайдеры, предоставляющие интернет-связь через гео­стационарные спутники, дают скорость около 12 Мбит/с [4].

Новый вариант проекта, подробности которого стали известны в апреле этого года, выглядит менее амбициозным. Прежде всего изменились характеристики самих серийных спутников. Ранее масса каждого из них составляла 386 кг, а размеры — 4×1,8×1,2 м. Простейший расчет показывает, что при такой геометрии ракета-носитель Falcon 9 смогла бы поднять 23 спутника по массе и 8 — по габаритам. Спутники Starlink v0.9, выведенные на орбиту в мае, весят 227 кг и имеют «плоский» дизайн с размерами 2,4×1 м, что позволило разместить шесть десятков аппаратов под обтекателем ракеты [5].

Первый сегмент группировки, согласно новому варианту, будет собран на высоте 550 км, а не 1100 км. Поскольку время жизни одного спутника оценивается в пять лет, то понижение высоты выглядит разумным решением: они будут самостоятельно сходить с орбиты под действием торможения в высших слоях атмосферы, не засоряя ближний космос своими останками. Кроме того, новая орбита позволила упростить конструкцию аппаратов и уменьшить задержку прохождения сигнала. При этом, хотя формально компания Маска не отказалась от планов когда-нибудь запустить 12 тыс. спутников, в настоящее время речь идет только о 1584. До конца года ожидается еще от двух до шести запусков ракет с комплектами по 60 штук — в зависимости от того, какие результаты продемонстрирует майская партия. Для более или менее плотного покрытия планеты без охвата высоких широт SpaceX намеревается вывести на орбиту 720 спутников до конца 2020 года. Полноценное развертывание системы станет реальностью не раньше ноября 2027 года.

Одним из наиболее популярных мифов, который гуляет в обществе с момента, когда Илон Маск заявил о своей инициативе, стало утверждение, что его спутниковая сеть будет общедоступной, свободной и бесплатной. Во-первых, пока мало что известно о конструкции и стоимости наземных станций для приема трансляции. В одном из интервью Маск утверждал, что терминалы Starlink, подключаемые к компьютеру, будут размером с «коробку для пиццы», однако антенны с фазированной решеткой в их составе до сих пор не имели широкого хождения на рынке бытовой электроники, поэтому трудно сказать, насколько они будут удобны в эксплуатации. Во-вторых, для распространения и обслуживания терминалов понадобятся техцентры в разных странах, и правительства смогут контролировать их деятельность через внутреннее лицензирование, т. е. о каком-то принципиально «свободном» Интернете речи не идет. В-третьих, Starlink является коммерческим проектом, который собирается занять вполне конкретные ниши услуг, не конкурируя с существующими низкоскоростными сетями Iridium, Globalstar и Orbcomm. Интерес к проекту Маска проявляют прежде всего крупные финансовые организации, банки и трейдеры, заинтересованные в получении высоко­скоростной связи с минимальным откликом на больших расстояниях [6], — поэтому SpaceX собирается извлекать существенную прибыль из функционирования своей сети и вряд ли в обозримом будущем предоставит доступ к ней по ценам ниже тех, которые установили наземные провайдеры. Увы, но благотворительностью здесь и не пахнет.

Очередной миф появился сразу после майского запуска. Цепочка ярких объектов в небе заставила образованную часть общества обеспокоиться тем, что при полном развертывании группировки Starlink искусственных звезд станет больше, чем наблюдаемых невооруженным взглядом, а это осложнит работу астрономов, прежде всего любителей. Однако на самом деле спутники будут ориентированы таким образом, чтобы давать отблеск лишь в редких случаях, в периоды заката. Кроме того, инженеры в Редмонде уже работают над тем, чтобы снизить альбедо серийных аппаратов.

SpaceX не единственная фирма, планирующая создание спутниковой группировки для интернет-связи. Например, компании ­OneWeb, Telesat и Amazon уже заявили об аналогичных планах. В России обсуждается собственный национальный проект «Сфера» (прежнее название — «Эфир»), который предполагает запуск на орбиту в ближайшие годы 600 спутников глобального позиционирования и связи. Кто из перечисленных претендентов станет лидером нового направления, покажет время. Но уже сегодня понятно, что космическая связь будет расширяться всё быстрее, охватывая пространство вплоть до соседних планет. И это, без сомнения, послужит делу создания внеземной инфраструктуры, которая необходима для дальнейшего продвижения цивилизации к звездам.

Антон Первушин

1. sattrackcam.blogspot.com/2019/05/wowowow-spectacular-view-of-spacex.html

2. SpaceX Seattle 2015

3. Boyle A. How SpaceX Plans to Test Its Satellite Internet Service in 2016

4. Афанасьев И. Орбитальный Интернет от Маска // Новости космонавтики № 5 за 2018 год.

5. Терехов Ф. Как изменился Starlink от SpaceX

6. Ralph E. SpaceX’s Starlink internet constellation deemed ‘a license to print money’