4 спътника могат да осигурят интернет за целия свят

Голямата пречка пред сателитния интернет в момента е цената
(снимка: CC0 Public Domain)

Независимо от това, което SpaceX и други компании предлагат с проекти като Starlink, всъщност не са необходими „мегасъзвездия” от хиляди спътници – и всички утежнения, които те причиняват – за да се осигури глобално интернет покритие на света. От 80-те години на миналия век е известно, че ако потребителят не е твърде претенциозен и понася малко времезакъснение (от порядъка на половин секунда), повсеместното покритие на света с интернет е възможно със съзвездие от само 4 спътника, издигнати на много голяма височина.

HughesNet и ViaSat, най-големите доставчици на сателитен интернет в света, които работят именно в тази област, засега не предлагат нищо, което да наподобява глобално покритие. Други сателитни мрежи, които предоставят дистанционно наблюдение и навигационни услуги, също са отчайващо далеч от подобна оферта. Защо?

Не е изненадващо, че голямата пречка е цената. Има няколко фактора, свързани с нарушаването на орбитата на спътника. Те включват естественото съпротивление, смущения в земното гравитационно поле, смущения от гравитационното теглене от Слънцето и Луната, налягане от слънчевата радиация. За справянето с тези проблеми е необходимо огромно количество гориво за спътника. То е необходимо за сработването на неговите двигатели, които се включват периодично, за да се стабилизира орбитата му. Количеството гориво обикновено удвоява теглото на спътника. Разходите за производство, пускане в експлоатация и поддръжка са доста високи за цялостната конфигурация от 4 сателита.

Ново проучване, ръководено от инженери от The Aerospace Corporation и публикувано в сп. Nature Communications, предлага различен подход, който превръща вредните въздействия в такива, които всъщност помагат на спътниците да останат в орбита. Ако тезата се докаже, това би означавало, че само четири спътника ще са достатъчни да осигурят непрекъснато и повсеместно покритие на света с интернет – и то с по-малко разходи от очакваното.

Понастоящем орбитите на тези спътници са елиптични. Това означава, че спътниците трябва да запалват своите двигатели при приближаване към Земята, за да не изпаднат от орбита. Патрик Рийд от Университета Корнел и неговите колеги искат да да направят орбитите по-кръгови, давайки възможност на сателитите да преминават с по-малко тягови маневри – и съответно с по-скромни изисквания за гориво. Учените смятат, че това може да се случи по начин, при който спътниците ще могат да осигурят почти глобално покритие.

Екипът е провел симулации, които разглеждат какви типове орбитални конфигурации могат най-добре да превърнат вредните въздействия в такива, които всъщност подпомагат стабилната, кръгова орбита на сателитите. В случаите, когато гравитацията на Слънцето или високите земни възвишения обикновено „придърпват” сателита, тези сили биха могли да увеличат надморската височина на спътника. Симулациите са направени за група от четири сателита, които биха прекарали поне 6000 дни в орбита (16,4 години).

След анализира на симулациите, направени от суперкомпютъра Blue Blue Waters в Университета на Илинойс, екипът е открил два модела, които могат да се приложат. При първия съзвездието от спътници завършва орбита за период от 24 часа на височина 35 400 километра и постига покритие за около 86% от земното кълбо. Вторият модел работи с 48-часов период на надморска височина от 67 600 км и покрива 95% от земното кълбо. Всички райони, в които има прекъсвания, биха страдали от липсата на интернет за не повече от 80 минути на ден.

Разбира се, скоростта на интернет ще бъде по-бавна поради допълнителното време, необходимо за изпращане на сигнала от много по-високата орбита. „За повечето хора, които използват системи за данни, обаче, допълнителното закъснение от четвърт секунда е трудно да се усети, тъй като има толкова много други закъснения в компютрите и мрежите за данни”, казва пред MIT Technology Review Роджър Ръш, президент на телекомуникационната консултантска компания TelAstra.

При тези системи сателитите (всеки с тегло около 1,2 тона) ще се нуждаят от около 60% по-малко гориво за целия период от 6000 дни, отколкото ако орбитират в по-конвенционални конфигурации. Това означава намаляване на масата им с повече от 50%. Така би било много по-лесно да се изградят и въведат в експлоатация. Освен това би могло да се осигури място за инсталиране на по-добри инструменти и захранващи системи (сателитите на голяма надморска височина се нуждаят от повече енергия, за да предават сигнали обратно към Земята).

Само четири спътника ще са достатъчни да осигурят непрекъснато и повсеместно покритие с интернет
(снимка: CC0 Public Domain)

Рийд казва, че работата е мотивирана от желанието да се позволи на по-малките страни или компании да оперират сателити за интернет, които да осигуряват почти непрекъснато покритие. Аргументът гласи, че с намаляването на разходите би било и по-лесно да се изграждат, изстрелват, експлоатират и проследяват такива спътници.

Експерти като Ръш са ентусиазирани от откритията на новото проучване. Ръш казва, че капиталовите и оперативните разходи на LEO сателитна система са три до пет пъти по-високи от тези на система с голяма надморска височина със същата способност. Астрономите и експертите по космически отпадъци, които са изнервени от негативните ефекти на проекти като Starlink, също оценяват концепцията.

Други специалисти са по-ентусиазирани. Антон Долгополов, старши анализатор в „Bryce Space and Technology”, изтъква, че LEO системите все пак имат някои предимства – например, те по-лесно успяват да осигурят покритие за общностите в близост до полюсите на Земята. Освен това отпадането на един спътник не се усеща от потребителите на услугата.