211service.com
Zo kunnen slechts vier satellieten wereldwijd internet bieden
Satelliet op grote hoogte Pixabay
Ondanks wat SpaceX en andere bedrijven suggereren met projecten als Starlink, heb je geen megaconstellaties van duizenden satellieten nodig - en alle ergernissen die ze veroorzaken - om wereldwijde internetdekking te bieden aan de wereld. We weten sinds de jaren 80 dat als je genoegen neemt met een verbinding die een tandje lager ligt dan de snelheden van gamerkwaliteit (ongeveer een halve seconde vertraging), continue wereldwijde dekking mogelijk is met een constellatie van slechts vier satellieten die op veel grotere hoogten zijn geplaatst .
Maar HughesNet en ViaSat, 's werelds grootste satelliet-internetproviders die in deze banen opereren, bieden niets dat in de buurt komt van wereldwijde dekking. Andere satellietnetwerken die teledetectie- en navigatiediensten leveren, voldoen ook jammerlijk niet aan die norm. Wat geeft?
Het is niet verwonderlijk dat het grote obstakel de kosten zijn. Verschillende factoren werken om de baan van een satelliet te verslechteren. Deze omvatten natuurlijke weerstand, verstoringen in het zwaartekrachtveld van de aarde, de storende zwaartekracht van de zon en de maan, en zelfs druk veroorzaakt door zonnestraling. Om deze problemen te bestrijden, heb je een enorme hoeveelheid drijfgas op de satelliet nodig om zijn baan consistent te stabiliseren - een hoeveelheid die gewoonlijk de massa van de satelliet verdubbelt. De productie-, lancerings- en operationele kosten zijn gewoon te hoog voor de truc met vier satellieten.
Een nieuwe studie geleid door ingenieurs van The Aerospace Corporation en gepubliceerd in: Natuurcommunicatie stelt een contra-intuïtieve benadering voor die deze vernederende krachten verandert in krachten die daadwerkelijk helpen deze satellieten in een baan om de aarde te houden. Als het zou werken, zou dit betekenen dat slechts vier satellieten voor een fractie van de kosten continue wereldwijde dekking zouden kunnen bieden.
Momenteel zijn de banen voor deze satellieten elliptisch, en krachten van de zon en de maan creëren instabiliteiten die het sterrenbeeld in de loop van de tijd uit elkaar doen vallen. Patrick Reed van de Cornell University en zijn collega's wilden de banen meer cirkelvormig maken, zodat de satellieten rond konden komen met minder voortstuwingsmanoeuvres en minder drijfvermogen. En ze wilden dit op zo'n manier doen dat de satellieten nog steeds een bijna wereldwijde dekking konden bieden.
Het team voerde simulaties uit waarin werd gekeken naar welke soorten orbitale configuraties degraderende krachten het beste konden worden omgezet in degenen die daadwerkelijk een stabiele, cirkelvormige baan bevorderden. Gevallen waarin, laten we zeggen, de zwaartekracht van de zon normaal gesproken het sterrenbeeld zou breken, zouden het sterrenbeeld nu samen kunnen binden. De simulaties waren voor vier-satellietconstellaties die ten minste 6.000 dagen (16,4 jaar in een baan om de aarde) zouden doorbrengen.
Na analyse van de simulaties met behulp van de Blue Waters-supercomputer aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign, vond het team twee modellen die konden werken. In één voltooit het sterrenbeeld een baan in een periode van 24 uur, op een hoogte van 22.000 mijl, en bereikt het een continue dekking voor ongeveer 86% van de wereld. De andere werkt in een periode van 48 uur op een hoogte van 42.000 mijl en beslaat 95% van de wereld. Alle gebieden die te maken hadden met uitval, zouden niet meer dan ongeveer 80 minuten downtime per dag hebben.
Toegegeven, de internetsnelheden zouden langzamer zijn vanwege de extra tijd die nodig is om het signaal vanuit een veel hogere baan te verzenden. Voor de meeste mensen die datasystemen gebruiken, is een extra vertraging van een kwart seconde echter moeilijk te voelen, omdat er zoveel andere vertragingen zijn in computers en datanetwerken, zegt Roger Rusch, de president van telecomadviesbureau TelAstra.
In deze systemen zouden de satellieten (elk met een gewicht van ongeveer 1,2 ton) gedurende de hele periode van 6000 dagen ongeveer 60% minder drijfgas nodig hebben dan wanneer ze in meer conventionele configuraties zouden draaien, waardoor hun massa mogelijk met meer dan de helft zou afnemen en het veel gemakkelijker om ze te bouwen en te lanceren. Het zou ook ruimte kunnen maken om betere instrumentatie en stroomsystemen te installeren (satellieten op grote hoogte hebben meer stroom nodig om signalen terug naar de aarde te sturen).
Reed zegt dat het werk werd gemotiveerd door de wens om kleinere landen of bedrijven constellaties te laten exploiteren die bijna continue dekking bieden. Het argument is dat als de kosten laag zijn, het voor deze groepen gemakkelijker zou zijn om slechts een paar satellieten in een hogere baan te bouwen, lanceren, bedienen en volgen, in plaats van een uitgestrekte constellatie van duizenden in een lage baan om de aarde.
Experts zoals Rusch zijn optimistisch over de bevindingen van de nieuwe studie: hij zegt dat de kapitaal- en bedrijfskosten van een LEO-satellietsysteem drie tot vijf keer hoger zijn dan die van een systeem op grote hoogte met dezelfde capaciteit. Astronomen en ruimteafvalexperts die nerveus zijn over de negatieve effecten van projecten als Starlink, kunnen het concept ook waarderen.
Anderen zijn wat voorzichtiger. Anton Dolgopolov, een senior analist bij analyse- en ingenieursbureau Bryce Space and Technology, wijst erop dat LEO-systemen nog steeds een aantal krachtige voordelen hebben - ze kunnen bijvoorbeeld gemakkelijker dekking bieden voor gemeenschappen in de buurt van de polen. Trouwens, in een netwerk dat bestaat uit honderden tot duizenden satellieten, zal het de service niet echt verstoren als een paar niet starten of goed werken. En LEO-satellieten kunnen veel sneller uit hun baan worden gehaald en vervangen.
Met andere woorden, de nieuwe modellen zijn slechts theoretische mogelijkheden, hoe interessant ze ook zijn. In de echte wereld kunnen technische en economische obstakels de hoop op een gemakkelijke oplossing doen afnemen.
Correctie 1/20: Dit bericht is bijgewerkt om een technische fout met betrekking tot het ontwerp van de nieuwe constellatie te corrigeren.