Как работает Starlink и помогает Украине в войне

Starlink – это сеть спутникового скоростного интернета, которую развивает компания Илона Маска SpaceX.

Официальный сайт проекта: https://www.starlink.com/

Цель проекта – предоставление доступа к сети в местах, где раньше это было невозможно из-за отсутствия или слабого развития традиционных способов передачи данных: кабельных сетей и мобильной связи. Для подключения к Starlink необходимо приобрести специальное оборудование.

Инфраструктура состоит из трех частей: сети спутников в космосе, сети базовых станций на земле и клиентских терминалов.

Основой Starlink является сеть низкоорбитальных (от 335,9 до 1325 км над Землей) спутников, которая будет насчитывать 42 тысячи штук после полного развертывания.

Клиентский терминал – это небольшая спутниковая антенна, принимающая сигнал от спутника. И роутер, который и «раздает» интернет.

Базовая станция необходима для связывания клиента со всемирной сетью. Спутник работает как ретранслятор, передавая сигнал от базовой наземной станции к пользователю и наоборот.

Наземная станция, в свою очередь, соединена с помощью наземной кабельной сети со всей сетью Интернет.

Именно поэтому подключиться можно только на расстоянии около 950 км от наземной станции, в этом радиусе спутник может видеть одновременно и станцию, и тарелку клиента.

В будущем Маск планирует снизить зависимость от наземных станций, задействовав опцию обмена данными между спутниками с помощью лазера.

Таким образом, находиться в радиусе 950 км от наземной станции будет не обязательно. Сигнал можно будет передать через несколько спутников на ближайшую станцию.

Starlink – это стартап, поэтому все компоненты системы постоянно меняются и совершенствуются. Так, важнейшая составляющая системы – спутники – прошли несколько эволюционных этапов, от тестовой версии 0.9 в 2019 году до модели 1.5, запуски которой начались в 2021. Вскоре ожидается появление модели v2.0, о которой известно лишь то, что скорость передачи данных будет повышена.

Расчетный срок работы на орбите составляет от 5 до 8 лет, по истечении срока службы спутник будет выведен с орбиты и сгорит в атмосфере.

По состоянию на начало 2022 года уже 243 из 2282 запущенных ранее сателлитов находятся в процессе выведения с орбиты или уже уничтожены. А с начала 2022 года совершено 9 запусков с 384 спутниками. Сеть быстро обновляется.

Сателлиты производятся серийно, в отличие от «классических» спутников, которые выпускались в единичном экземпляре или малыми сериями. Эффект масштаба позволил сократить себестоимость одного изделия до 250 тыс. долларов, по подсчетам экспертов (официально компания не разглашает такие данные. – Ред.).

Каждый спутник состоит из 4 антенн с фазированной решеткой (работающих в Ku и Ka диапазонах на частоте 11-30 гигагерц) для передачи данных на землю.

Модель v1.5 дополнительно оборудована лазерами для обмена данными между спутниками. Соответственно имеет большую массу, чем предыдущие модели, поэтому за один запуск в космос выводится от 46 до 50 вместо 60.

Благодаря ионным двигателям, работающим на эффекте Холла и использующим криптон (большинство космических двигателей в качестве рабочего тела используют более плотный, но и более дорогой газ ксенон. – Ред.), спутники могут самостоятельно маневрировать, выходить на заданную орбиту (на это нужно до 4 месяцев в зависимости от орбиты. – Ред.), или сходить с нее, когда срок их эксплуатации истечет.

Проектная пропускная способность сети для клиента составляет 1 гигабит в секунду. Многочисленные тесты пользователей показывают, что реальная пропускная способность пока ниже:

• Средняя скорость: 79-55 Mbps для скачивания и 9-10 Mbps для загрузки.
• Максимальная скорость: 399-350 Mbps и 24-34 Mbps соответственно.
• Задержка (пинг): в промежутке 15-50 миллисекунд.

Такая скорость вполне комфортна для большинства задач и может даже сравниться со скоростью провайдеров кабельного интернета (от 100 до 1000 Мегабит в секунду в теории, на практике меньше, и с задержкой 10-20 миллисекунд).

Клиентские терминалы, равно как и спутники постоянно меняются. Первое поколение состояло из круглой спутниковой антенны, роутера и кабеля и весило 7,3 кг.

Второе поколение, выпущенное в 2021 году, имеет массу 4,2 кг, прямоугольную антенну и роутер с защитой по стандарту IP54, что позволяет использовать его на открытом пространстве.

Спутниковая связь и интернет существовали задолго до того, как Илон Маск основал свою компанию. Так почему Starlink считается революционной технологией?

Количество спутников. Так, вывести 42 тыс. спутников в короткий промежуток времени никто никогда не планировал – ни государственные агентства, ни частные компании.

Спутниковый интернет никогда не был массовой услугой, а стратегия Starlink заключается именно в том, что клиентом может быть не только крупная компания, но и частное лицо, которых миллионы.

Starlink тесно связан со SpaceX, ни один проект никогда не имел «собственного» космического перевозчика. Вместе компании создают синергетический эффект, поддерживая друг друга.

Средства, которые планируют заработать с помощью спутников, надеются потратить на еще более амбициозный проект — полет на Марс.

То есть революционность заключается именно в масштабах целей.

Судя по темпам развития событий успех вполне возможен, хотя и не гарантирован.

Прямых конкурентов у компании сейчас просто нет.

• Компания LeoSat, созданная в 2013 году, прекратила свое существование уже в 2019-м из-за нехватки финансирования, так и не запустив ни одного спутника.
• Компания OneWeb (oneweb.net) планировала создать сеть из 600 спутников, а в качестве клиентов провозглашала крупный бизнес и государственные учреждения. В марте 2020 года она объявила «временное» банкротство из-за пандемии COVID-19, а 3 марта 2022 года совет директоров OneWeb проголосовал за аннулирование сотрудничества с Роскосмосом из-за нападения России на Украину.

Таким образом, компания надолго выбыла из конкурентной борьбы, запустив только 422 спутника из 600 запланированных.

• Китайский стартап под названием GalaxySpace может вступить в конкурентную борьбу в ближайшее время. В планах создать группировку из 12 992 спутников на орбитах 1200 км и привлечь для этого $15,4 млрд инвестиций.

В 2020 году GalaxySpace уже произвела тестовый запуск спутника и даже протестировала связь, в марте 2022 года на орбиту было запущено 6 спутников.

• Kuiper Systems (проект Amazon) планирует запуск двух тестовых спутников в конце 2022 года. Для этого, возможно, будет использована ракета RS1 стартапа ABL Space Systems (ablspacesystems.com), для которой это будет первый запуск полетом. И ракеты Atlas V компании ULA для запуска еще 9 спутников. Получается, что Amazon заметно отстает от своего конкурента, уже сейчас предоставляющего услуги.

Остаются еще традиционные операторы спутниковой связи.

Большинство телекоммуникационных спутников находится на геостационарной орбите, то есть на высоте примерно 35 тыс. км над Землей и вращаются синхронно с самой планетой. То есть всегда «зависают» над одной точкой. Также с такого расстояния можно покрыть сигналом наибольшую площадь поверхности земли.

Например, сеть Viasat – это всего 4 спутника, Iridium – 66, Globalstar – 52, а HughesNet – 20.

Плюс в том, что спутников нужно немного, а находиться на орбите они могут долго. Но есть минус: сигнал проходит со значимой задержкой от 240 до 630 миллисекунд.

Вот поэтому Starlink и использует низкоорбитальные спутники, чтоб понизить задержку сигнала.

Есть еще и провайдеры проводного и мобильного интернета. Большинство населения проживает в городах, где подключение к сети не является проблемой вообще. А стоимость услуг значительно ниже, чем у спутникового интернета.

Что касается кабельного интернета, то в Украине можно получить реальную скорость от 100-500 мегабит в секунду, заплатив за месяц всего 5-6 долларов.

На рынке Соединенных Штатов стоимость аналогичных услуг будет выше: 40-50 долларов, но без необходимости покупать и устанавливать антенну, как в случае со Starlink. К тому же в городе далеко не у каждого жителя есть возможность установить спутниковую антенну.

Что касается вышеупомянутого спутникового интернета, Viasat предлагает подключение со скоростью от 12 до 100 Мегабитов/с при стоимости от $40 до $70 в зависимости от тарифного плана.

HughesNet же при скорости загрузки 25 мегабитов в секунду будет стоить от $60 до $150 в зависимости от объема загруженных данных.

Чтобы подключиться к Starlink в стране, где имеется покрытие, нужно оставить заказ на официальном сайте, сделать предоплату в $99 и ждать, пока заявка будет одобрена.

Стоимость комплекта наземного оборудования составляет $499 долларов, а ежемесячная абонплата – те же $99.

Starlink финансируется на средства грантов от государственных фондов США, а также в закрытом режиме привлекает средства от инвесторов SpaceX.

Так, в 2018 году компания получила 28 миллионов долларов под ВВС США на тестирование технологии для использования в вооруженных силах.

В 2019 году от акционеров было получено 1,02 миллиарда долларов, а в 2020 – уже 2 миллиарда.

В том же 2020 году Starlink получила грант в 885,5 млн от Федеральной комиссии по связи США (FCC).

По словам экспертов, общая сумма инвестиций уже превышает $10 миллиардов, а сам Илон Маск заявляет об ожиданиях $20–30 миллиардов инвестиций.

У рядового гражданина нет возможности воспользоваться услугами компании в Украине.

Да, по просьбе украинского правительства Илон Маск передал Украине неизвестное количество терминалов первого и второго поколения, но все они используются в управлении критической инфраструктурой и государственными учреждениями.

Коммерческая эксплуатация Starlink в Украине не началась, наземные базовые станции не построены (но хватает расстояния от баз в Польше, Турции и Литве. – Ред.), лицензии на работу государственной комиссией не выдавались. Следовательно, подключиться к Starlink в Украине частные лица все еще не могут.

28 февраля 2022 г. в Украине появились первые терминалы Starlink. Как это помогает в войне против России?

Starlink – не военные спутники, с их помощью невозможно отслеживать ситуацию на земле или перехватывать сигналы. Но с задачами спутников связи они справляются отлично, обеспечивая быструю и надежную связь.

Starlink не зависит от наземной инфраструктуры передачи данных Украины, более устойчив к разрушениям, вызванным боевыми действиями, чем кабельные сети, телефонная или сотовая связь.

Можно ли проследить работу Starlink? Передача сигнала происходит по узкому лучу, направленному вверх (на спутник), так что отследить сигнал, находясь на земле, очень трудно, если вообще возможно.

Можно ли заглушить или перехватить сигнал Starlink? Теоретически это возможно, но на практике для этого нужно поместить мощный источник сигнала между спутником и антенной. Это очень сложно, потому что самолет радиотехнической разведки невозможно «подвесить» над наземной антенной и заставить находиться в небе до бесконечности. Наземный терминал Starlink может быть перенесен в другое место.

Также невозможно подавить сигнал со спутника, так как он находится в постоянном движении, а наземная антенна переключается на новый спутник примерно каждые 15 минут и находится в поле зрения одновременно нескольких спутников.

• По подсчетам специалистов, один спутник Starlink стоит от $250 тыс. до $500 тыс. А стоимость его вывода на орбиту с помощью Falcon 9 оценивается в $800 тыс. (использование Starship может снизить стоимость вывода до $35 тыс. – Ред.).
• Себестоимость клиентского терминала составляет около $1 300, расходы на наземную инфраструктуру и исследования не раскрываются.
• Расчеты некоторых специалистов свидетельствуют, что один спутник за время своей жизни способен создать прибыль в $30 млн даже при условии, что большинство времени он будет находиться над поверхностью, где нет ни одного абонента.
• Согласно начальному бизнес-плану, компания должна в 2025 году присоединить 40 миллионов абонентов и получать доход в $30 миллиардов в год. При этом операционная прибыль планировалась в $15 млрд.
• В 2019 году Илон Маск заявлял, что в случае охвата 5% рынка телекоммуникаций компания может получать до $50 миллиардов в год.
• По состоянию на 2022 год Илон Маск заявил о 250 тыс. абонентах. Еще около 500 тыс. ожидают оборудования. Спрос превышает предложение, и даже несмотря на то, что еженедельно выпускается до 5 тыс. клиентских терминалов, пользователям нужно ждать, чтобы получить услугу.

Тем не менее, учитывая, что проект инновационный, не следует забывать и о рисках. Успех не гарантирован.

Реальная скорость интернета Starlink может существенно отличаться от запланированной. Уже сейчас из независимых тестов заметно, что скорость абонентов очень разная, а с увеличением количества пользователей в отдельных регионах она может еще уменьшиться.

Возможно, инженеры с этим могут справиться благодаря передаче данных между спутниками с помощью лазера и более производительным антеннам наземных терминалов нового поколения... а может, и нет.

К тому же спутники Starlink – это только ретрансляторы, на них не хранится никакой информации. Передача данных осуществляется по цепочке: абонент – спутник – наземная станция – дата-центр с сервером.

Следовательно, скорость передачи данных не может превышать скорость, доступную для оптоволоконного кабеля на земле (в теории 10 Гб/с. – Ред.), а на практике будет значительно ниже из-за задержек в каждом звене.

Стоит напомнить, что Starlink позиционируется именно как скоростной интернет в любой точке на планете.
Также существуют опасения, что из-за высокой плотности спутников в случае столкновения вокруг планеты образуется облако обломков, которое сделает невозможным любое освоение космоса вообще.

Финансовые риски тоже существуют. Может быть, компания просто не заинтересует рядовых пользователей своей услугой и не сможет получать прибыль.

Стратегия Starlink сегодня – это стратегия стартапа, цель которого – привлечение инвестиций. После того как компания станет публичной и ее акции станут доступны на бирже, финансовая модель может измениться.

Но все еще неизвестно, может ли быть существенно снижена стоимость оборудования и спрос на услугу в густонаселенных регионах Земли, где кроме спутникового интернета есть более дешевые альтернативы.

А пока в будущем можем ожидать:

• выход компании Starlink на IPO для привлечения средств инвесторов. По прогнозам экспертов, это может произойти уже в 2022 году. Скорее всего, этот шаг будет связан со следующим в списке.
• начало коммерческой эксплуатации Starship позволит выводить на орбиту за один раз от 380 до 400 спутников и значительно сократит стоимость. Ожидается до конца 2022 года.
• запуск услуги Starlink Premium во втором квартале 2022 года для корпоративных пользователей. Стоимость оборудования будет составлять $2500, абонплата $500, а скорость будет минимум в два раза выше стандартного тарифа за $99.