О чём вообще речь?

Прямо сейчас на околоземной орбите находятся тысячи небольших спутников Starlink размером и весом с малолитражный автомобиль. Эти спутники могут обеспечить высокоскоростным интернетом практически всю поверхность Земли — достаточно только установить дома приёмник размером со спутниковую телевизионную антенну.

Американская компания SpaceX смогла вывести на орбиту более 4400 таких спутников всего за четыре года — и продолжает выводить десятками в месяц. Всего через несколько лет над нами будут летать более 40 тысяч спутников, каждый из которых обеспечивает широкополосное соединение со скоростью несколько гигабит в секунду. А ведь ещё десять лет о подобном можно было только мечтать.

А почему только мечтать? Что изменилось?

Слава передовым космическим технологиям — а точнее, многоразовой космонавтике. Благодаря тому, что компания SpaceX научилась многократно использовать ракеты — выводить их в космос, а после сажать на Землю, — стоимость доставки килограмма груза упала более чем в 2 тысячи раз. К концу 2020-х годов она снизится до смешных 150 $ — а в 2010-х превышала 10 тысяч.

Конечно, спутниковая связь существовала и раньше. Она обеспечивалась компаниями, которые выводят спутники связи на высокие орбиты — 35 тысяч километров для геостационарного спутника, который покрывает половину планеты. Из-за большого расстояния задержка может превышать 600 мс. С такой задержкой трудно говорить по телефону и тяжело установить даже очень медленное интернет-соединение.

Спутники Starlink (а также спутники компаний-конкурентов) располагаются куда ближе, всего в 500 км. Это позволяет обеспечить задержку сигнала всего в 20 мс. Можно даже в онлайн-игры играть!

Получается, на орбите сейчас тысячи спутников. А как они не сталкиваются?

Спутники используют технологии искусственного интеллекта, чтобы избегать столкновений в космосе. А ещё — ионные двигатели, чтобы маневрировать и перемещаться, они могут делать это полностью автономно. За всё время на орбиту вывели более 6 тысяч спутников, и не случилось ни одного столкновения.

Каждую неделю ИИ-технологии предотвращают более 1600 потенциальных столкновений спутников: космические аппараты оказываются на расстоянии менее 1 км.

Кстати, следить за движением и положением спутников можно на интерактивной карте, которая обновляется в режиме реального времени.

А что там ещё есть передового?

Спутники используют высокоскоростной канал связи с устройствами на Земле. Однако все они также поддерживают связь друг с другом с помощью лазеров. Это позволяет передавать данные между устройствами с большой скоростью. К примеру, при созвоне с коллегами в Австралии или Перу спутники будут транслировать сигналы на Землю, а данными станут обмениваться с помощью лазеров.

А ещё у Starlink есть первые серийные HET-двигатели, основанные на эффекте Холла, которые работают на криптоне (не путайте с криптонитом из фильмов и комиксов про Супермена). В них тяга обеспечивается ионизацией газа с помощью магнитного поля.

Помните синее свечение двигателей космических кораблей из фантастических фильмов? Это больше не фантастика. Судя по тому, насколько эффективными и недорогими оказались такие двигатели, HET-тяга — это ближайшее будущее космонавтики.

Из-за того что спутники получается производить и запускать массово, удалось построить цепочку их непрерывного улучшения и отладки, прямо как при создании IT-сервисов. В результате новые спутники становятся всё совершеннее: снижается риск столкновений, аппараты служат дольше. А пропускную способность удалось увеличить в 15 раз!

Кроме Starlink там ещё спутники есть?

Да, технология спутниковой связи непрерывно развивается. Своя группировка аппаратов есть у компании Oneweb. Они запускаются на более высокую орбиту — 1200 км вместо 500 у Starlink, а самих спутников меньше — всего 540. Все они движутся по сложным эллиптическим орбитам, обеспечивая стопроцентное покрытие Земли высокоскоростным интернетом.

Однако подключиться к Oneweb напрямую не получится: компания предоставляет приёмники телекоммуникационным компаниям. Грубо говоря, со спутником связывается не конечное устройство в доме пользователя, а вышка сотовой связи.

Есть и другие компании, которые формируют свои орбитальные группировки, чтобы конкурировать со Starlink. Например, подобную технологию предлагает HughesNet. Всё только начинается!

Ну а когда сами смартфоны начнут? Когда мы забудем о сотовых вышках?

К сожалению, сказать трудно: пока что спутниковая связь требует отдельной тарелки-приёмника размером со стул, которую при этом важно разместить на открытой поверхности. Антенны в мобильных устройствах пока слишком маленькие и недостаточно мощные для того, чтобы передать сигнал на орбиту (получать сигналы из космоса по технологиям GPS и ГЛОНАСС умеют уже почти все современные устройства).

Но, возможно, такие антенны и не понадобятся. Вероятно, в будущем все населённые места на планете покроют высокоскоростной беспроводной связью — чем-то вроде огромной сети Wi-Fi. А узлы этой связи уже будут сами «стучаться» в космос, обеспечивая нас отличным высокоскоростным интернетом. Конечно, это звучит не так фантастически и приятно, как прямая связь со спутниками с помощью смарт-часов, но главное — стабильный и быстрый коннект.

А ещё, возможно, постоянному ускорению соединения скоро придёт конец. Пока что люди не знают, как по максимуму использовать даже сотовую технологию 5G, и потребность в 6G-связи появится ещё не скоро.

Как-то всё слишком сладко. А какие вообще проблемы есть у этих спутниковых технологий?

Группировки спутников для связи только разворачиваются, но специалисты уже бьют тревогу:

• Спутники мешают астрономическим наблюдениям — они отражают свет Солнца своими антеннами, активно двигаются по небу. Уже сейчас Starlink нарушают работу обсерваторий, а скоро спутников на орбите будет в десятки раз больше! В ближайшие годы небо может посветлеть в 2–3 раза из-за отражённого света.

• Если технологии избегания столкновений перестанут справляться, то орбита будет заполнена космическим мусором, состоящим из обломков. Такой мусор будет висеть над нами, мешать науке и технике сотни лет. Людям будет сложнее путешествовать в космос и запускать новые спутники.

• Отслужившие спутники выводят с орбиты, чтобы они сгорали в атмосфере. Но это плохо влияет на экологическую обстановку. К примеру, образующиеся при сгорании оксиды алюминия разрушают озоновый слой, в атмосферу попадают другие опасные вещества. В ближайшее время люди будут сжигать старые спутники уже тысячами тонн в год.

• И наконец, есть опасность излишнего доверия к технологиям. Если в ближайшем будущем люди переключатся на спутниковый интернет за счёт других каналов связи, то попадут в большую зависимость от технологий. В истории космонавтики уже бывали случаи массового сбоя аппаратов из-за космического излучения и солнечных бурь. Может быть, поставив всё на спутниковую связь, мы в один день окажемся вообще без связи?

Но пока волноваться не о чем?

Это точно, можно только радоваться. Сотни тысяч людей получили доступ к хорошему интернету там, где это раньше было просто невозможно, — например, на удалённых островах. Повсеместный высокоскоростной интернет в самолёте — это также заслуга современной спутниковой связи.

Такие технологии уже впечатляют, но они только начинают развиваться. Быть может, разрабатывать спутники и сервисы связи нового поколения будете вы!