Всемирный Wi-Fi ближе чем кажется

Американский стартап OneWeb заказал 900 спутников для создания глобальной космической сети доступа в интернет. Разработает эти спутники французский Airbus, а запустит Роскосмос.

Идее глобального спутникового интернета уже около четверти века. В наши дни мечта всемирного 3G или 4G покрытия переживает новое рождение, и сейчас разворачивается целая космическая гонка между двумя технологическими гигантами. С одной стороны SpaceX и Google, с другой — OneWeb, который создали основатели Virgin Galactic, Qualcomm и O3b.

Совсем недавно стало известно, что Facebook оставил свои мечты о космическом интернете, сконцентрировавшись на разработках высотных беспилотных ретрансляторов.

Спутниковые системы вроде Inmarsat и Iridium появились еще в 90-е, и сегодня предоставляют услуги интернета и телефонии. Они обеспечивают почти или полностью глобальный охват, но популярностью не пользуются. Но высокая цена космической связи привела к полной победе сотовых операторов. Сейчас спутниковый интернет востребован только там где нет сотовых вышек, и для тех, кто готов платить от нескольких долларов за минуту.

Со спутниковым интернетом связано еще одно ограничение — длительность отклика. Радиосигнал летит со скоростью света, но преодолеваемое в космосе расстояние уже вызывает заметную задержку, что существенно снижает пользовательскую привлекательность.

Здесь надо пояснить, что спутники могут вращаться на разных орбитах: от низкой околоземной (НОО), высотой 400-1200 км, до геостационарной (ГСО), на высоте 36000 км.

Каждая орбита имеет свои преимущества и недостатки. Низкая требует большого количества спутников, т.к. чем меньше высота тем меньше радиус зоны вещания спутника. Зато задержка сигнала небольшая и сравнима с наземными средствами коммуникации. Геостационарная — позволяет одному спутнику вещать практически на целое полушарие Земли. Но с такой связью пинг достигает секунды — приходится забыть о сетевых играх и болтовне по Skype.

Есть с геостационарными спутниками еще одна проблема — чем ближе к полюсам приемник, тем хуже связь, т.к. спутник виден близко к горизонту, и сигналу приходится проходить вдоль поверхности Земли, что добавляет шумов. Для устойчивой связи приходится повыше поднимать антенны.

Получается, для создания спутниковой сети с "быстрым" интернетом не остается ничего кроме запуска большой стаи аппаратов на низкую орбиту. К примеру, спутники Iridium вращаются на высоте 800 км, их в группировке около 70 штук, каждый весит 680 кг и стоит $5 млн. Но даже если забыть про цену связи, каждый спутник этой группировки способен поддерживать только 1100 соединений, т.е. в пике возможности Iridium обеспечит интернетом около 70 тыс. пользователей.

После банкротства первого поколения телекоммуникационных компаний, новый этап космической интернетизации в 2000-х начал предприниматель Грег Уайлер.

Он решил подарить свет WWW в развивающиеся страны, и обеспечить доступ в сеть трем миллиардам жителей Африки, Азии и Океании. С этой целью созданный в 2008 году стартап O3b разработал новую конструкцию космических аппаратов для средней орбиты 8 тыс км, и приступил к запускам.

Проект поддержали многие компании, в том числе Google. Компания Уайлера, в сумме, получила около $1,2 млрд инвестиций и всерьез принялась за реализацию задачи. Двумя запусками, к 2014 году, восемь космических аппаратов O3b выведены на орбиту высотой 8 тыс км. Запуски осуществлялись российскими ракетами "Союз-СТ-Б" с разгонным блоком "Фрегат" двумя стартами с космодрома Куру.

Сейчас система уже активно эксплуатируется в Африке, Пакистане, Тихоокеанском регионе,

Но неполнота покрытия не позволяет O3b считаться в полной мере глобальной системой.

Поэтому Уайлер пошел дальше продвигать идею низкоорбитальной спутниковой группировки. Ею он сумел вдохновить основателя космической компании SpaceX Илона Маска. Однако к концу 2014 года Уайлер и Маск разошлись в идеях технической реализации проекта. Уайлер хотел дешевые и маленькие спутники, а Маска тоже интересовали маленькие, но более сложные и дорогие.

В результате Уайлер не нашел общий язык ни с Google, ни со SpaceX, но нашел новых инвесторов. Проект Уайлера поддержал другой космический частник Ричард Брэнсон, который известен своими космо-туристическими проектами.

Его компания Virgin Galactic планирует не только запускать экскурсионный суборбитальный ракетоплан Space Ship Three, но и выводить малые спутники ракетой Launcher One.

На сторону Уайлера стал и технологический гигант Qualcomm — производитель микрочипов для смартфонов и планшетов, и разработчик систем беспроводной связи. Совместно, три компании O3b, Virgin и Qualcomm основали компанию OneWeb, которая занялась реализацией амбициозного проекта. Сколько вложили компании-основатели не сообщается, но дополнительно они смогли привлечь $500 млн.

Предполагается, что несколько тысяч малых спутников будут вращаться на высоте 800-950 км. Каждый спутник должен будет весить около 150 кг и стоить от $350 тыс до $500 тыс. Общий объем финансирования потребует около $3 млрд.

Компания сразу принялась искать производителя, кто сможет построить целую армаду спутников первой партии — 900 штук — это примерно в два раза больше чем всего сейчас находится работоспособных спутников на орбите у Земли. На прошлой неделе счастливчик объявлен: французский аэрокосмический гигант Airbus должен изготовить 10 первых образцов на своем заводе, а потом предполагается перенос производства в США. Группировку в полном составе на орбите обещают к 2019 году.

Вчера же Роскосмос похвалился, что выведением группировки займется 21 ракета-носитель "Союз", и 39 LauncherOne. Судя по всему, Илону Маску такое не доверили из принципиальных соображений. Возможно, такое мог бы осуществить и Китай, но у основателей OneWeb уже есть успешный опыт сотрудничества с Роскосмосом. Да и технически, не факт, что китайские разгонные блоки способны сравниться с российским "Фрегатом". По рассказам разработчиков, разгонный блок "Фрегат" позволяет произвести до 50 включений маршевого двигателя, то есть задать орбиту полусотне спутников. Пока практический рекорд "Фрегата" — 6 штук, но запуски по контракту с OneWeb позволят поднять показатели до 32-х.

Возможно, в такой работе пригодились бы и конверсионные ракеты "Днепр". Раскидывать по два-три десятка микроспутников — это они еще умеют с тех времен когда были баллистическими ракетами "Воевода". Не исключено, что к этой же работе подключат и легкую версию "Ангары", которой сейчас собираются заменять конверсионные "Рокоты".

Основатель компании SpaceX Илон Маск тоже задумал свою космическую группировку, с межспутниковой связью и ретрансляторами. Его замыслы во многом совпадают с проектом OneWeb за тем исключением, что полная стоимость системы насчитывает $10 млрд.

В проект уже инвестирован $1 млрд от Google и его друзей. Илон Маск открыл спутникостроительную лабораторию в Сиэтле, и серьезно настроен на создание первых прототипов. А впереди маячит перспектива в 4000 космических аппаратов. По словам Маска, спутниковый интернет ему нужен для дополнительного финансирования колонизации Марса, которую он задумал. Более прозаичная мотивация может состоять в том, что Маск загружает работой ракетостроительные мощности своей компании SpaceX. Имея такой массовый негосударственных заказ, Маск получает возможность многократных тестов своей многоразовой ракетно-космической системы Falcon-9R, и тяжелой ракеты Falcon Heavy.

Если говорить о российских коммерческих спутниковых интернет-проектах, то стоит упомянуть пару.

"Даурия Аэроспейс" прорабатывает конструкцию микроспутника Pyxis, массой около 100 кг для запуска на высокоэллиптическую орбиту "Молния". Четыре таких спутника, по расчетам, смогут обеспечить интернетом до 15 тыс пользователей в северных приполярных регионах.

По факту, этот проект ближе к технологии геостационарных аппаратов, т.к. в дальней точке своей орбиты спутники будут отдалятся от Земли на те же 36 тыс км. Проблема с задержкой связи останется, зато Pyxis сможет "висеть" над Северным полюсом, а не экватором, и обеспечивать связью всех, кто в этом нуждается в Заполярье. Сейчас компания ищет инвестиции на реализацию проекта.

Более амбициозный проект у стартапа Yaliny. Авторы проекта готовы создать свой глобальный спутниковый интернет, и сейчас заняты разработкой прототипа спутника. Технических подробностей они не разглашают, известно только, что в Yaliny вложено около $2 млн, чего явно недостаточно, чтобы всерьез конкурировать с OneWeb или Google/SpaceX.

В любом случае, реализация любого из этих проектов, способно привести к существенным переменам не только на Земле, но и в космосе. К примеру, сейчас существенным препятствием для развития малых космических аппаратов, является трудности передачи данных. Микро- и наноспутники уже достигли того уровня, когда они могут накапливать большие объемы данных, которые физически неспособны передать на Землю, по доступным каналам связи. Исправить это дело могла бы лазерная связь, но ей мешает атмосфера и погода.

Если будет возможность передавать данные напрямую в сеть, то это должно дать мощный толчок развитию микроспутников, и созданию на их основе различных пользовательских приложений. Например, сейчас американские военные собираются тестировать спутник-интернет-сервер.

В условиях глобального Wi-Fi можно будет спокойно разворачивать серверные мощности на орбите — это убережет их от затопления при прорыве водопровода, отключения электроснабжения или других форс-мажорных "наземных" угроз. В космосе будут свои проблемы, но при желании и необходимости их можно решить.