Компания Илона Маска запустила 60 спутников для глобального интернета. Что это такое и зачем он нужен?

Мировая сеть попадает в дом большинства жителей России по оптоволоконной линии. Это довольно быстрый «поставщик», но он годится только для мест с высокой плотностью населения, например городов советского типа. Более половины населения планеты живет совсем иначе, за городом или в пригородах — в малоэтажной застройке с умеренной плотностью населения. Причем относится это не только к Индии и так далее, но и, например, к США. Никаких перспектив переселиться в квартиры у жителей таких стран зачастую нет: в той же Америке положено по 77 квадратных метров жилой площади на одного человека — городские квартиры на 200 квадратных метров будут просто слишком дороги. В малоэтажной застройке тянуть кабель экономически бессмысленно — плотность клиентов низковата.

Пока в таких местах выручает 4G. Но такой беспроводной интернет может быть либо дорогим (как в США, где счет за него может превысить $50 в месяц), либо ограниченным по площади покрытия (как в России). Причина — в том, что действительно большая пропускная способность канала связи легко достигается при использовании сравнительно коротких радиоволн. Но короткие радиоволны, как правило, лучше поглощаются атмосферой — а значит, вышки для действительно широкополосного беспроводного интернета надо ставить очень часто. В США за это платит богатый потребитель. В России потребитель столько заплатить не может, поэтому его 4G-интернет часто кончается сразу у городской окраины.

Вышка с условным 4G-ретранслятором покрывает тем большую площадь, чем больше ее высота. Довольно давно многие компании задумались: почему бы не поднять «вышку» в космос? На геостационарной орбите (~36 000 км) никакого воздуха нет, радиоволны поглощаются слабо. Орбита эта потому и называется геостационарной, что спутник на ней непрерывно висит над одним и тем же местом земной поверхности, причем покрывает иногда чуть ли не половину земного шара. Уже в 1990-е годы начались работы над таким спутниковым интернетом, хотя заметные практические результаты пошли только в XXI веке.

Но гладко было лишь на бумаге для презентаций. В реальной жизни радиосигнал с пакетами данных для клиента сначала уходит от сервера провайдера на Земле к спутнику на геостационарной орбите, а потом — идет оттуда обратно, к клиенту. 36 000 плюс 36 000 — итого от 72 000 км, уже четверть световой секунды. На практике замеры американских правительственных регуляторов показывают картину еще хуже: задержка прохождения пакета с данными для спутникового интернета сегодня в среднем 0,6 с. Видеочат или онлайн-игра с такой задержкой — это несерьезно. Массовый клиент к такому провайдеру не пойдет, а там, где нет массового клиента, цены по определению низкими быть не могут. В итоге спутниковый интернет остается не только тормозным, но и весьма дорогим — в разы дороже, чем 4G или кабель.

60 спутников, запущенных SpaceX 24 мая 2019 года, из совсем другой породы. Это сравнительно небольшие (227 кг каждый) аппараты, оснащенные плоскими антеннами, построенными по принципу фазированной антенной решетки — что позволяет им программно управлять направлением излучения радиоволн без изменения физического положения собственной антенны. Самое главное — они не висят над выбранным куском планеты неподвижно на 36 000 км, а вращаются вокруг нее на высоте 440–550 км, примерно на высоте МКС. Это в 60–80 раз ниже, чем у существующих систем спутникового интернета, а значит, задержка при прохождении сигнала потенциально в 60–80 раз меньше — по расчетам SpaceX она не превысит 25 тысячных секунды, против минимум 600 тысячных секунды у «геостационарного» спутникового интернета.

Это ведет к сразу нескольким очень важным последствиям. Во-первых, с такой небольшой задержкой уже можно браться за массового потребителя. Измерения американского правительственного регулятора FCC показывают, что задержка в 25 тысячных секунды — типичная для среднего американского кабельного провайдера. Во-вторых, передавая данные с задержкой в десятки раз меньше, можно передавать их значительно быстрее — то есть один спутник SpaceX может обслужить больше клиентов, чем один спутник традиционного «геостационарного» интернета.

Всего SpaceX собирается запустить в космос 11 943 спутника — 1584 на орбите в 550 км, 7518 — на 340 км и 2841 — на 1150 км. На эти запуски уже получены разрешения американских властей. Более высокие эшелоны спутников будут играть роль посредников для спутников более низких эшелонов — пользуясь отсутствием атмосферы, они станут передавать им по сверхбыстрым системам лазерной связи данные от наземных серверов.

Пока запущены только тестовые шесть десятков спутников — на орбиту высотой в 440 км, откуда они на своих собственных двигателях, выбрасывающих криптон, постепенно поднимутся на 550 км. Цель их эксплуатации — накопление опыта работы с наземными терминалами, впервые имеющими дело со столь низкоорбитальными интернет-спутниками. Терминалом называют конечное устройство размером со сложенный ноутбук, на который приходит сигнал от спутника — и от которого сигнал передается на клиентское устройство, роутер, ноутбук или ПК.

Сегодняшние интернет-спутники на геостационарных орбитах способны обслуживать до 1200 одновременных подключений наземных клиентов. Сколько смогут обслуживать спутники SpaceX, пока неясно — меньшая высота делает их работу, с одной стороны, проще, а с другой — сложнее, потому что они будут все время двигаться относительно наземного клиента и переключать его с одного спутника на другой. Но даже если спутник сможет «тянуть» только по 1200 подключений одновременно, дюжина тысяч спутников сможет обслужить более 14 миллионов терминалов.

Скорость каждого канала Илон Маск, глава SpaceX, обозначил в 1 гигабит в секунду. Широкополосное подключение сегодня обычно дает 20 мегабит в секунду. То есть один терминал в теории может дать связь десяткам наземных устройств, подключенных, допустим, к обычному роутеру, связанному с терминалом, принимающим сигнал со спутника SpaceX. Следовательно, теоретически такая группировка спутников может обслуживать сотни миллионов пользователей.

Однако SpaceX оценивает возможное число подключений для каждого спутника куда более оптимистично. В компании считают, что смогут обслуживать сразу 50 % всех подключенных к интернету устройств на планете Земля. Иначе говоря — отнять половину мирового рынка интернета у уже существующих провайдеров. Причем благодаря гигабитной скорости и относительно низкой цене SpaceX рассчитывает обрабатывать 10 % всего интернет-трафика даже в крупных городах — то есть напрямую атаковать даже кабельных и 4G-операторов там, где их инфраструктура развита лучше всего.

Итак, глобальный спутниковый интернет только одной компании сегодня уже нацелен на 50 % от всего мирового рынка интернет-подключений. Речь идет о более чем миллиарде клиентов с соответствующим объемом продаж. Согласно утекшим в Wall Street Journal данным, SpaceX во второй половине 2020-х годов рассчитывает получать от мирового рынка коммерческих космических запусков $5 миллиардов выручки в год (полтора годовых бюджета Роскосмоса, для сравнения), а от спутникового интернета — $30 миллиардов. Из космического извозчика SpaceX мечтает вырасти во что-то вроде всемирного провайдера-монополиста, крупнейшего на планете.

Ключевая причина таких наполеоновских амбиций довольно проста. Илон Маск планирует полеты людей на Марс — с помощью строящейся сейчас его компанией многоразовой системы Starship. Это комбинация очень большой (весом в тысячи тонн) первой ступени ракеты и второй ступени, одновременно являющейся космическим кораблем. Внутренний объем этого корабля — более 800 кубических метров, больше, чем у МКС. Закончить разработку такого корабля и носителя Маск может, но окупить ее он сможет только при наличии очень большого спроса.

Любой анализ космического рынка показывает, что на сегодня такого спроса нет: Falcon 9, поднимающие до 20 тонн, справляются со всеми текущими заказами, оставляя российским ракетам только крошки с еще недавно принадлежавшего им рынка космических запусков. Нынешний рынок просто слишком мал для такого монстра, как Starship, и у SpaceX нет выхода, кроме как создать спрос на столь огромный корабль искусственно.

Система спутникового интернета Starlink, как ее называют в компании, из-за низкоорбитальности спутников требует большого их количества — иначе уход одного спутника за горизонт оставит клиента без связи. Спутники на 350 км через несколько лет службы за счет торможения о молекулы газов будут падать в атмосферу и там сгорать, обеспечивая тем самым отсутствие опасного космического мусора на орбите. И это значит, что поддержание группировки будет требовать запуска пары тысяч новых спутников каждый год. Falcon 9 может вывести по 60 таких спутников за раз, но Starship в несколько раз больше и мощнее — он сможет запускать сотни таких устройств за каждый пуск.

Фактически проект глобального спутникового интернета SpaceX — каша из топора, проект, в котором хитрый выходец из Африки хочет заставить остальное человечество заплатить за свои дорогостоящие марсианские проекты. Однако если скорость нового низкоорбитального спутникового интернета окажется близкой к обещанной, а цена — умеренной, то вряд ли у нас будет повод жаловаться на хитрость Илона Маска. Ведь тогда проклятия медленному интернету на даче вполне могут уйти в прошлое: Россия — страна большая и просто в силу географии наверняка попадет в зону покрытия новой системы спутникового интернета.

Разумеется, реальный рынок отличается от свободного рынка из учебника тем, что он и близко не свободен. То есть наши госструктуры вполне могут просто не разрешить SpaceX продавать свои принимающие клиентские устройства в нашей стране и тем самым заблокировать усилия компании у нас. Тем не менее прогресс так не остановить: о намерении создать аналогичные Starlink системы уже заявили очень многие игроки, включая таких крупных, как Amazon.

Роскосмос, кстати, тоже заявил о намерении развернуть сходную по задачам спутниковую систему «Сфера» (спутников там, правда, будет раз в двадцать меньше). Хотя, учитывая технический уровень создаваемых этой компанией спутников, мы бы не стали возлагать на них слишком большие надежды. И тем не менее роскосмосовское «А мы тоже можем!» указывает на то, что рано или поздно, не мытьем так катаньем, низкоорбитальный спутниковый интернет придет и в нашу страну.