Starlink

**Starlink** — глобальная спутниковая система, разворачиваемая компанией SpaceX для обеспечения высокоскоростным широкополосным доступом в Интернет в местах, где он был ненадежным, дорогим или полностью недоступным. Подразделение SpaceX, занимающееся исследованиями, разработкой и производством спутниковых систем, расположено в Редмонде штата Вашингтон[1].

Разработка проекта началась в 2015 году, тестовые прототипы TINTIN[en] были успешно запущены 22 февраля 2018 года. К 2017 году SpaceX представила нормативные документы для запуска в общей сложности почти 12 000 спутников на околоземную орбиту к середине 2020-х годов. В мае 2019 года была запущена первая группа из 60 спутников-прототипов.

SpaceX начала предоставлять коммерческие услуги доступа в Интернет в северной части США и Канаде в 2020 году. По состоянию на август 2021 года число пользователей бета-тестеров Starlink достигло 100 000 в 14 странах мира.

Общая сумма инвестиций для реализации проекта оценивается в $10 млрд. SpaceX также планирует продавать спутники, использующие эту же систему, для исследовательских и научных целей.

## Технология

### Спутники

Спутники Starlink оснащены электростатическими двигателями, работающими на эффекте Холла, с использованием криптона. Собственные двигатели позволяют спутникам поднимать свою орбиту, маневрировать в космосе и сходить с орбиты в конце полезного срока службы. Масса спутника около 260 кг, форма — в виде плоской панели. Спутники Starlink используют данные системы слежения за космическим мусором Министерства обороны США для автономного выполнения манёвров, во избежание столкновений с космическим мусором и другими космическими аппаратами. На каждом аппарате установлена 1 солнечная батарея, 4 фазированные антенные решётки, датчики ориентации по звёздам.

### Пользовательские терминалы

Система не будет напрямую подключаться от своих спутников к телефонам, в отличие от спутниковых систем связи Иридиум, Глобалстар, Thuraya и Inmarsat. Вместо этого она будет привязана к пользовательским терминалам размером с коробку пиццы (диаметр 61 см, высота ножки-подставки около 50 см), которые будут иметь фазированные антенные решётки и отслеживать спутники. Терминалы можно установить везде, откуда они могут видеть спутники напрямую.

В рамках публичного тестирования системы, начатого 26 октября 2020 года на территории США и Канады, клиентам предлагается приобрести комплект оборудования за 499 долларов, а стоимость месячной подписки на услуги связи составляет 99 долларов.

### Дизайн и состояние группировки

Первая сеть изначально (согласно заявке SpaceX в FCC от 15 ноября 2016 года) планировалась из 4425 спутников Ku и Ka диапазонов. Эта заявка была одобрена FCC 29 марта 2018 года.

Высота
орбиты, км |
Наклонение
орбиты, градусов |
Орбитальных
плоскостей |
Спутников
в плоскости |
Всего
спутников |
---|---|---|---|---|

1150 | 53 | 32 | 50 | 1600 |

1110 | 53,8 | 32 | 50 | 1600 |

1130 | 74 | 8 | 50 | 400 |

1275 | 81 | 5 | 75 | 375 |

1325 | 70 | 6 | 75 | 450 |

Итого | 4425 |


Вторая сеть из 7518 спутников должна будет работать в V-диапазоне (заявка подана 1 марта 2017 года, одобрена 19 ноября 2018 года).

Высота
орбиты, км |
Наклонение
орбиты, градусов |
Всего
спутников |
---|---|---|

335,9 | 42 | 2493 |

340,8 | 48 | 2478 |

345,6 | 53 | 2547 |

Итого | 7518 |


SpaceX внесла изменения в свою заявку в 2018 году, понизив рабочую орбиту спутников до 550 км.

В таблице ниже приведен состав группировки, согласно последней заявки SpaceX в FCC от 17 апреля 2020 года (заявка одобрена FCC 27 апреля 2021 года):

Высота
орбиты, км |
Наклонение
орбиты, градусов |
Орбитальных
плоскостей |
Спутников
в плоскости |
Всего
спутников |
Выведено
на орбиту |
Сведено
с орбиты |
---|---|---|---|---|---|---|

550 | 53 | 72 | 22 | 1584 | 1725 | 81 |

540 | 53.2 | 72 | 22 | 1584 | 0 | |

570 | 70 | 36 | 20 | 720 | 0 | |

560 | 97.5 | 6 | 58 | 348 | 0 | |

560 | 97.5 | 4 | 43 | 172 | 13 | |

Всего | 4408 | 1738 | 81 |


Согласно Резолюции 35 Всемирной конференции радиосвязи 2019 года (ВКР-19), операторы негеостационарных спутниковых систем обязаны не позднее чем через 7 лет начать развёртывание своей спутниковой сети таким образом, чтобы в первые 2 года было запущено 10 % космических аппаратов, 50 % — в течение первых пяти лет, а вся группировка (100 % заявленных спутников) через 7 лет. Если оператор не смог это выполнить, его права на спектр ограничиваются пропорционально количеству запущенных спутников к концу этих семи лет.

### TINTIN A и TINTIN B

TINTIN A и TINTIN B представляли собой экспериментальные телекоммуникационные спутники-прототипы связи нового поколения. Цель компании SpaceX, создавшей их, — разработать доступ в интернет нового поколения для всех, даже самых отдаленных районов Земного шара по доступной цене. Эти аппараты могут стать прародителями огромной серии спутников — более 11 тысяч штук.

TINTIN A и TINTIN B летят друг за другом по мало различающимся, но все же разным орбитам, недалеко друг от друга. За ними наблюдают пять наземных неподвижных станций широкополосного наземного доступа, расположенных в западной части Соединенных Штатов. Также за ними наблюдают три передвижные наземные станции вблизи пяти основных неподвижных. Измерительные эксперименты проводятся наземными станциями с частотой 0,9 дня по 15 минут. Вероятно, стационарные станции выполняют роль операторов интернета, а подвижные — имитируют рядовых перемещающихся пользователей сети. При помощи двух спутников можно моделировать последовательный вход и выход спутников будущей системы в зону радиовидимости наземных станций и переключение сеансов связи абонентов между аппаратами без разрыва связи. Дело в том, что время полного оборота по орбите обоих спутников — всего 94 минуты, и они быстро уходят из зоны видимости, уходя на следующий виток через полюса Земли по своей высокоградусной орбите. Изначальная идея состоит в том, что уходящий за горизонт спутник должен заменять новый, появляющийся уже из-за горизонта.

## История

Проект системы спутниковой связи SpaceX из 4000 спутников с прогнозируемой пропускной способностью до 50 % всего интернет-трафика и около 10 % местного в городах с высокой плотностью населения был представлен общественности Илоном Маском в январе 2015 года во время открытия исследовательского и производственного центра компании в Редмонде, штат Вашингтон.

В ноябре 2016 года компания подала заявку в Федеральную комиссию по связи на размещение 4425 спутников на орбитах высотой от 1150 до 1325 км для обеспечения доступа к высокоскоростному интернету практически в любой точке мира. Спутники будут использовать частоты Ka- и Ku-диапазонов. Первоначальное, ограниченное предоставление услуг предполагалось предоставлять уже после выведения первых 800 аппаратов, масса каждого спутника должна была составить 386 кг.

В марте 2017 года была подана заявка на дополнительные 7518 спутников, использующих частоты в V-диапазоне, для размещения на очень низких околоземных орбитах высотой между 335 и 345 км.

22 февраля 2018 года с помощью ракеты-носителя Falcon 9, стартовавшей с калифорнийской авиабазы Ванденберг, компания SpaceX вывела на орбиту два экспериментальных спутника Tintin-A и Tintin-B для системы Starlink и испанский правительственный спутник PAZ, предназначенный для радиолокационного наблюдения.

29 марта 2018 года Федеральная комиссия по связи одобрила заявку SpaceX на создание, развертывание и эксплуатацию группировки из 4425 спутников связи на низкой околоземной орбите для предоставления широкополосного доступа в интернет потребителям в Соединенных Штатах и во всем мире. Согласно правилам комиссии, вся группировка должна быть запущена за 9 лет, а по меньшей мере 50 % спутников должны быть запущены и начать эксплуатацию в течение 6 лет с момента одобрения заявки. В случае несоблюдения этого требования комиссия имеет право ограничить величину группировки только теми спутниками, которые были запущены до истечения указанного срока.

15 ноября 2018 года была утверждена заявка на запуск 7518 спутников V-диапазона на орбиты высотой 335—345 км.

В декабре 2018 года ВВС США заключили со SpaceX контракт на 28 млн долларов, предусматривающий изучение различных вариантов использования для военных нужд возможностей системы Starlink. В 2019 году, в рамках испытаний производительности сервиса, была продемонстрирована пропускная способность 610 Мбит/сек на борту военно-транспортного самолёта C-12J Huron. Позже тестовые терминалы Starlink планируют разместить на ганшип AC-130 и самолёт-заправщик KC-135.

В апреле 2019 года Федеральная комиссия по связи утвердила запрос SpaceX на снижение высоты орбиты для 1584 спутников с 1150 до 550 км. Спутники будут размещены в 24 орбитальных плоскостях с наклонением орбиты 53°. Согласно заявлению компании, снижение высоты орбиты позволит ускорить процесс выведения спутников и снизить их количество, понизить задержку сигнала до 15 мс, а также снизить вероятность появления космического мусора, поскольку в случае неполадок двигательной установки аппарат сойдёт с орбиты и сгорит в атмосфере значительно быстрее — в течение максимум 5 лет. Общее количество группировки спутников, работающих в Ka- и Ku-диапазонах, снизилась до 4409.

24 мая 2019 года компания SpaceX запустила 60 тестовых спутников системы глобального интернета Starlink на низкую околоземную орбиту высотой 440 км с помощью ракеты-носителя Falcon 9. Все 60 спутников отделились от второй ступени одновременно, используя только инерцию, полученную от вращения ступени.

В начале сентября 2019 года произошёл инцидент потенциального столкновения между спутником Starlink-44 и европейским спутником Aeolus. Изначально, 28 августа, вероятность столкновения была признана низкой (1 к 50 000) и команды SpaceX и Европейского космического агентства приняли решение не предпринимать каких-либо действий. В дальнейшем прогноз вероятности столкновения ухудшился до 1 к 1000, но баг компьютерной системы не позволил оператору SpaceX получать дальнейшие сообщения от оператора ЕКА. 2 сентября, в отсутствие контакта со SpaceX, агентством было принято решение выполнить манёвр уклонения.

В сентябре 2019 года SpaceX подала заявку на увеличение количества орбитальных плоскостей с 24 до 72 для спутников на высоте 550 км. Это позволит уменьшить количество необходимых запусков и начать предоставление услуг на территории южных штатов США ещё до сезона ураганов 2020 года. Каждый запуск будет выводить спутники сразу в три орбитальные плоскости, в каждой плоскости будет располагаться по 22 спутника. Эта заявка была утверждена комиссией в декабре 2019 года.

10 сентября 2019 года президент SpaceX сообщила о планах компании выполнить до 24 запусков спутников Starlink в 2020 году. Компания планирует начать предоставление услуг в середине 2020 года.

В октябре 2019 года компания подала в Федеральную комиссию по связи 20 заявок на размещение суммарно 30 000 дополнительных спутников Starlink для работы на орбитах высотой от 238 до 580 км.

В феврале 2020 года президент компании Гвин Шотвелл сообщила о потенциальном плане отделения проекта Starlink от SpaceX в отдельную публичную компанию.

В марте 2020 года компания получила лицензию на 1 млн пользовательских терминалов для связи со спутниками Starlink.

В апреле 2020 года в комиссию по связи была подана заявка на изменение высоты орбиты оставшихся 2824 спутников первой фазы. Вместо орбит высотой между 1100 и 1325 км с наклонениями 53,8, 70, 74 и 81° компания хочет размещать спутники на высоте между 540 и 570 км с наклонениями орбит 53,2, 70 и 97,6°. В новом запросе упомянуто 4408 спутников, на один меньше, чем указывалось в предыдущей заявке.

20 мая 2020 года Армия США подписала со SpaceX рассчитанное на 3 года соглашение по тестированию системы Starlink для передачи данных между своими наземными подразделениями.

В сентябре 2020 года SpaceX сообщила, что на начальных стадиях бета-тестирования сервиса сотрудниками компании были продемонстрированы сверхнизкая задержка сигнала и скорость загрузки более 100 Мбит/с. Также были проведены первые тесты коммуникации с использованием лазера между двумя спутниками на орбите.

В конце октября 2020 года компания SpaceX сообщила о начале публичного бета-тестирования системы. Пользователям из северных штатов США, которые высказали желание поучаствовать в тестировании, было предложено приобрести комплект необходимого оборудования Starlink за 499 долларов, с ежемесячным платежом за услуги в размере 99 долларов.

В декабре 2020 года компания SpaceX выиграла в конкурсе, проводившемся Федеральной комиссией по связи в рамках первой фазы программы по обеспечению высокоскоростным интернетом пользователей в сельской местности и на ранее не обслуживавшихся территориях США. Компания получит финансирование в сумме 885,5 миллионов долларов из общей суммы 9,2 миллиарда долларов и должна будет обеспечить услуги спутникового интернета Starlink для 643 тысяч пользователей в 35 штатах. Финансирование будет выделятся по мере выполнения компанией своих обязательств в течение 10 лет.

В январе 2021 года Федеральная комиссия по связи разрешила вывести 10 спутников Starlink на полярную орбиту высотой 560 км наклонением 97,6°. Это позволит компании начать предоставлять услуги на территории Аляски.

27 апреля 2021 года Федеральная комиссия по связи одобрила заявку SpaceX, позволив снизить высоту орбиты оставшихся 2814 спутников первой фазы с 1100—1300 км до 540—570 км.