منذ إطلاق سبوتنيك في 4 أكتوبر 1957 ، تم إطلاق أكثر من 9000 مركبة في الفضاء ، ولكن حوالي 2000 منها فقط تعمل حاليًا. البقية تحترق في الغلاف الجوي أو تنكسر وتتحول إلى "حطام فضائي" في المدار.
و Elon Musk على وشك إطلاق 12000 قمرا صناعيا ، 260 كجم لكل منهما ، في مدار الأرض. وهذه مجرد البداية - ثم يخطط لتوسيع الشبكة إلى 42000 وحدة. أنت تفهم - في المجموع ، هذا أكثر بكثير مما تم إطلاقه في تاريخ البشرية بأكمله! والأهم من ذلك أنه بدأ بالفعل في فعل ذلك!
لماذا؟ على الأقل ، الإنترنت عبر الأقمار الصناعية مكلف وصعب ، بالإضافة إلى أنه ليس بالسرعة الكافية!
1 ميغابايت - 5 دولارات
لذلك ، قرر إنشاء شبكة الإنترنت الخاصة به باستخدام لعبة البلاك جاك جيدًا وكما هو متوقع ، بحيث يغطي الكرة الأرضية بأكملها باتصال ويمكن للجميع الوصول إليه وبطريقة ما يمكن أن يكون أفضل من نفس البصريات! سنكتشف اليوم ما إذا كان هذا ممكنًا وسنخبرك بالتفصيل عن مشروع "Starlink". كيف يعمل ما علاقة SpaceX به!
التاريخ
أعلن Elon Musk عن Starlink في يناير 2015. لكن لماذا نتحدث عن هذا الآن ، لأن شيئًا ما قد حدث ، ولكن أولاً ، القليل عن المشروع وتاريخه
. القول بأن المشروع طموح هو عدم قول أي شيء. بعد كل شيء ، وعد إيلون في خطابه بأن شبكة الأقمار الصناعية الجديدة ستكون قادرة على تغطية كامل إقليم الكرة الزرقاء لدينا تقريبًا وتوفير ما يصل إلى 50٪ من عرض النطاق الترددي لجميع حركة الإنترنت العالمية ، وبالتالي إحداث ثورة في الصناعة!
صحيح ، مع توضيح أنه في الأماكن المكتظة بالسكان ، على سبيل المثال ، في المدن الكبرى ، ما يصل إلى 10 ٪ من حركة المرور ، ولكن لا يزال مثيرًا للإعجاب.
إذن ما هي الفكرة؟
أولاً ، دعنا نتعرف على مشاكل الإنترنت عبر الأقمار الصناعية اليوم! على سبيل المثال ، أحدها هو زمن الوصول. إنه ضخم ويبلغ حجمه حوالي 500 مللي ثانية. في CS: GO ، لا يمكنك القيادة ، وهي بالفعل متأخرة كثيرًا عن متطلبات الإنترنت الحالية.
لفهم كيفية ظهورها ، نحتاج إلى فهم القليل عن ميكانيكا المدار! أنت تعلم أن الأقمار الصناعية تطير على مسافات معينة من الأرض ، أي في المدارات. هناك العديد من هذه المدارات ، فهي مختلفة وتخدم أغراضًا مختلفة. على سبيل المثال ، يبلغ مدار محطة الفضاء الدولية حوالي 400 كيلومتر ، ويبلغ مدار أقمار GPS الصناعية حوالي 20 ألف كيلومتر.
تم اختيار مثل هذا المدار بحيث يغطي كل قمر صناعي مساحة معينة وكبيرة على الكوكب - بعد كل شيء ، كلما كنت بعيدًا عن الأرض ، زادت المساحة التي يمكنك رؤيتها.
مع الأقمار الصناعية للإنترنت ، ومع معظم أقمار الاتصالات السلكية واللاسلكية ، كل شيء متماثل تقريبًا ، فقط هم يطيرون بعيدًا عن الأرض في ما يسمى بالمدار الثابت بالنسبة للأرض على ارتفاع حوالي 35000 كيلومتر من سطح الأرض.
يتمتع هذا المدار بمزايا - لا يمكن إطلاق سوى عدد قليل من الأقمار الصناعية القوية وستغطي سطح الكوكب بأكمله ، ولكن بطبيعة الحال هناك أيضًا عيوب ، أهمها الكمون ومعدل نقل البيانات المنخفض نسبيًا. بعد كل شيء ، يجب أن تذهب الإشارة ذهابًا وإيابًا ، أي 70000 كيلومتر. وهذا ما يؤدي إلى مثل هذا التأخير الطويل.
سأخبرك سراً ، لقد عملت أنا وبوريا في مشغل الأقمار الصناعية - لقد اختبرت هذا الاتصال بنفسي وأتذكر هذا التأخير المؤسف. وكان أغلى مورد - نفس النطاق الترددي للأقمار الصناعية - هم قليلون.
وماذا اقترحت Starlink لحل هذه المشكلة؟ نظرة! بدلاً من إرسال عدة أقمار صناعية إلى المدار الثابت بالنسبة للأرض ، قرروا وضع العديد من الأقمار الصناعية الصغيرة في مدار أرضي منخفض ، أي على ارتفاع حوالي 500 كيلومتر ، والتي ستكون على اتصال دائم ببعضها البعض ومع الأرض. علاوة على ذلك ، لن يتم تعليقهم عند نقطة واحدة ، لكنهم سيتحركون باستمرار.
حسنًا ، كم عدد الأقمار الصناعية التي تحتاج إلى إخراجها لإنشاء مثل هذه الشبكة الحية حول الأرض؟
لقد أجبنا بالفعل في البداية ، لكنه لا يزال يفجر العقل. سوف أذكرك أن تبدأ بـ 12000 قطعة ، ثم 42000 قطعة أخرى ، الرقم هو ، وليس خلاف ذلك ، بيضة عيد الفصح من إيلون.
وانطلقنا ... تم إطلاق أول أقمار صناعية تجريبية لـ SpaceX في عام 2018. لن يشاركوا في الشبكة المستقبلية ، لكنهم خدموا في اختبار أنظمة الاتصال.
بعد ذلك ، في مايو 2019 ، أيضًا في وضع الاختبار ، تم إطلاق أول 60 قمرًا صناعيًا لما قبل الإنتاج من الإصدار 0.9 ، وما زالوا لا يعرفون كيفية التواصل مع بعضهم البعض ، ولكن كانت هناك بالفعل هوائيات خاصة للتواصل مع الأرض.
ولكن منذ نوفمبر 2019 ، بدأت SpaceX بالفعل في إطلاق أقمار صناعية متسلسلة من الإصدار 1.0 من الكوكبة الرئيسية. هذه هي بالفعل أقمار صناعية قابلة للاستخدام وفي الوقت الحالي يوجد بالفعل 844 قمرا صناعيا في المدار.
وكل عملية إطلاق تالية تغذي الكوكبة بحوالي 60 قمراً صناعياً في المرة الواحدة.
لكن كيف هذا ، تسأل؟ بعد ذلك ، سوف يستغرق الأمر عشرات السنين لإطلاق هذه الآلاف من الأقمار الصناعية ، إذا تم إطلاق حوالي 500 فقط في ستة أشهر.
خطط إطلاق القمر الصناعي Starlink من SpaceX شاقة. أولاً ، يخططون لإطلاق 60 قمراً صناعياً كل أسبوعين بحلول سبتمبر. ثانيًا ، من الواضح أن هذا الرقم ليس نهائيًا ، لأن أحد أهداف سبيس إكس هو القدرة على إطلاق نفس الصاروخ الحامل مع فترات زمنية بين عمليات الإطلاق أقل من يوم.
تذكر أن SpaceX تعلمت كيفية الهبوط وإعادة استخدام معززاتها؟ هذا يعني أنه سيكون هناك المزيد من عمليات الإطلاق ... المزيد!
حسنًا ، والأهم من ذلك - صاروخ Starship الجديد شديد الثقل ، والذي يتم تطويره بنشاط كبير ، وفقًا للحسابات ، سيكون قادرًا على إطلاق ما يصل إلى 400 قمر صناعي Starlink في وقت واحد!
كيف ستعمل؟
دعنا نقول فقط أنه يعمل بالفعل!
لبدء تشغيل النظام في الوضع الكامل ، ليس من الضروري عرض عشرات الآلاف من الأقمار الصناعية. من حيث المبدأ ، يسمح النظام بالفعل باختبار نفسه ، ومؤخراً كان من الممكن التقدم للحصول على اختبار تجريبي على موقع Starlink الإلكتروني.
يوجد الآن 844 قمراً صناعياً في المدار ، ووفقاً لماسك ، فإن هذا يوفر إمكانات تشغيلية كبيرة. في الواقع ، يجري بالفعل اختبار تجريبي مغلق ، ومنذ 27 أكتوبر ، تم إرسال الدعوات إلى اختبار تجريبي مفتوح.
لكن ما حدث بالضبط قبل عام تقريبًا في 22 أكتوبر:
أرسل Elon Musk أول تغريدة عبر نظام Starlink!
هناك بالفعل العديد من قياسات السرعة - ولكن المزيد عنها لاحقًا.
الإنجاز الكامل للمرحلة الأولى يعني إطلاق حوالي 4000 قمر صناعي ، والتي ستوفر بالفعل تغطية للكوكب بأكمله.
لقد فهمنا تقريبًا مفهوم الشبكة نفسها ، لنتحدث الآن عن أجهزتها.
حول الأقمار الصناعية نفسها
لكن الشركة لا تقدم تفاصيل حول الأقمار الصناعية ، ولكن هنا معلومات من البيانات التي قدمتها شركة SpaceX إلى لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية.
كل قمر صناعي مزود بنظام ليزر و 4 هوائيات مرحلية. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الأقمار الصناعية على دافعات أيونية قائمة على الكريبتون ، وهي ضرورية لتغيير مدار الأقمار الصناعية ، وكذلك لحرقها بشكل طبيعي في الغلاف الجوي للأرض عندما ينتهي عمرها الافتراضي.
هناك حاجة إلى الليزر حتى تتمكن الأقمار الصناعية من تبادل المعلومات مع بعضها البعض ونقلها ، كما كانت ، مثل عصا الترحيل.
لا يُعرف أي شيء عن نظام نقل البيانات بالليزر نفسه ، باستثناء أن الأقمار الصناعية ستكون قادرة على التواصل مع خمسة جيران في نفس الوقت.
تخيل أنها ستكون مثل الألياف الضوئية ، فقط بدون الألياف نفسها - بعد كل شيء ، ليست هناك حاجة خاصة إليها في الفضاء!
هناك حاجة للهوائيات للتواصل مع محطات المستخدم على الأرض. يجب أن توفر مزيدًا من النطاق الترددي وأن تكون قادرة على العمل مع العديد من المستخدمين في نفس الوقت. من المعروف أنها تعمل على نطاقي Kei-Alpha و Kei-Yu (K u و K a).
وما هي المحطة على وجه الأرض؟
وفقًا لماسك نفسه ، هذا الهوائي ليس أكبر من علبة بيتزا. ولتوصيله ، ما عليك سوى توصيله بمأخذ وتوجيهه نحو السماء!
هذا ، حتى تفهم ، عملية ضبط الهوائي ليست بهذه البساطة اليوم - أتذكر كيف فعلت ذلك بنفسي منذ عدة سنوات!
لكن دعونا نتذكر التأخير - نتذكر أنه سيكون أقل بكثير - ولكن إلى أي مدى؟ إستعد!
بعد تنفيذ المرحلة الأولى ، سيكون التأخير في الاتصال بالقمر الصناعي حوالي ثلاثة ونصف ميلي ثانية.
3 مللي ثانية عبر القمر الصناعي - تخيل فقط ومن أي مكان في العالم!
قارن مع الإنترنت عبر الأقمار الصناعية لدينا الآن. هنا يكون التأخير أقل من 100 مرة!
لقد أدركنا أن هذا سيكون أفضل بكثير من الإنترنت الساتلي الحالي ، لكن فكر أكثر: سيكون Starlink أسرع من الإنترنت عبر الألياف الضوئية على الأرض!
تقدم قناة Real Engineering مثالًا رائعًا جدًا. لمن هو الكمون المنخفض المهم؟ للاعبين؟ لا شيء من هذا القبيل - للوسطاء! قد يتعرض البعض لخطر الإصابة في الرأس من طالب بالصف الخامس ، بينما يخاطر البعض الآخر بصفقة تصل قيمتها إلى عشرات الملايين من الدولارات بسبب اختبار الاتصال اللعين!
تخيل أنك تجلس في لندن وتحتاج بشكل عاجل لبيع أسهمك في بورصة نيويورك. بالطبع ، الوضع يومي تمامًا لكل واحد منا!
من خلال Starlink ، سيكون زمن الانتقال 43 مللي ثانية ، بينما يبلغ استخدام الإنترنت الحديث هذه المرة حوالي 76 مللي ثانية. أي أن الفرق 77٪ وهذا رقم ضخم؟ على الرغم من أننا نتحدث عن ميلي ثانية!
الشيء الرئيسي هو أن الأسواق المالية في العالم على استعداد لدفع أموال طائلة لمثل هذا الانخفاض في التأخير. إذا كان في الماضي ، من أجل التسارع بمقدار 5 مللي ثانية فقط ، تم وضع كابل ألياف ضوئية جديد من المملكة المتحدة إلى الولايات المتحدة الأمريكية بقيمة 300 مليون دولار. وهذا فقط من لندن إلى نيويورك ، وهناك أيضًا هونغ كونغ وسنغافورة وطوكيو. هنا ، سيكون تقليل التأخير أكبر!
في الوقت نفسه ، يكون النظام موثوقًا: إذا فشل أي قمر صناعي ، فستنتقل المعلومات ببساطة عبر سلسلة أخرى من الويب.
وهذا يعني أن النظام لن يجعل من الممكن العمل بشكل أكثر موثوقية وأسرع فحسب ، بل سيكون متاحًا أيضًا من أي مكان في العالم. لا يهم أين - في وسط المحيط الهادئ أو في وسط مدينة كبيرة!
في أغسطس من هذا العام ، ظهرت بالفعل البيانات الأولى من اختبارات المستخدم. حتى مع وجود جزء صغير فقط من عدد الأقمار الصناعية المعنية ، فإن السرعات تسمح لك بالفعل بتحميل مقاطع الفيديو على Instagram أو مشاهدة مقاطع الفيديو على YouTube!
دعنا نلقي نظرة على ما يقدمونه للمختبرين: 499 دولارًا - محطة بهوائي وجهاز توجيه Wi-Fi مدمج ، 99 دولارًا - رسم اشتراك شهري ، السرعة: 50-150 ميجابت ، وتأخير يصل إلى 40 مللي ثانية مع تحسن إلى 20 مللي ثانية بالفعل في غضون عام! بالنسبة للاختبار التجريبي ، لا بأس بشكل عام. ومن الواضح أن هذا ليس السعر النهائي على الإطلاق. يمكن أن يتراجع بسهولة عندما يكون للمشروع قاعدة مستخدمين أساسية كبيرة! ويتوفر تطبيق StarLink بالفعل في متجر Apple و Google Play!
علاوة على ذلك ، تم العثور على التطبيق الأول: زودت شركة SpaceX رجال الإطفاء من واشنطن بمحطتين أرضيتين لنظام Starlink ، كما كتب The Verge. كان مفيدًا في إطفاء الحرائق في الغابات ، حيث يوجد نقص واضح في الإنترنت.
أيضًا ، في المستقبل ، سيكون النظام مفيدًا في الكوارث الطبيعية الأخرى ، على سبيل المثال ، الزلازل ، عندما تتلف الاتصالات الأرضية.
لكن بالطبع لا يخلو من النقد. خشي المجتمع الفلكي من أن مثل هذا العدد من الأقمار الصناعية سيؤثر بشكل كبير على المعلومات التي تتلقاها التلسكوبات على الأرض.
وبالفعل ، في عام 2019 ، بعد إطلاق الدفعة الأولى من الأقمار الصناعية ، تدخل 19 منهم في عمل تلسكوب DECam (Dark Energy Survey) لمدة 5 دقائق ، وهو مصمم للبحث عن آثار الطاقة المظلمة. نتيجة لذلك ، خرج مهندسو الشركة منه - اكتشفوا أن الأقمار الصناعية يجب أن تكون مغطاة بطبقة داكنة خاصة تجعلها غير مرئية للتلسكوبات.
وحتى الآن لا توجد معلومات حول ، على سبيل المثال ، مدى قوة تأثير البيئة على الإشارة ، على سبيل المثال ، تيجان الأشجار والجبال والسحب. ولكن من الناحية النظرية ، فكلما زاد عدد الأقمار الصناعية ، قل التداخل.
بالنسبة لتكلفة المشتركين. لا يوجد سوى أرقام تقريبية وتبدو هكذا. تتراوح تكلفة اللوحة من 100 دولار إلى 300 دولار ورسوم الاشتراك 80 دولارًا في الشهر.
هذا بالفعل أقرب بكثير من الأسعار الحقيقية للإنترنت - باهظة الثمن ، لكن من الواضح أنه ليس 5 دولارات لكل ميغابايت.
لكن من الواضح أنه مع زيادة عدد المشتركين والمنافسة المستقبلية المحتملة مع الشركات الأخرى ، ستنخفض هذه التكلفة بشكل واضح! وهناك شركات أخرى - على سبيل المثال ، OneWeb!
وبالطبع ، فإن الأشخاص الذين يخشون اختراق أبراج 5G سيصابون بالجنون مع هذا المشروع!
بشكل عام ، سيتم تحسين النظام وتحسينه باستمرار ، ولكن لا تزال هناك أسئلة كثيرة حتى الآن.
دعونا نحلم قليلاً إلى أين سيقودنا مثل هذا المشروع. فقط تخيل - الإنترنت في كل مكان! في البحر في السفن ، في السماء في الطائرات ، في أي مكان! اتصال سريع ومستقر وعالي الجودة. ودعونا نقول ، إذا قمت بإدخال الهوائيات في أسطح السيارات. كل هذا يقربنا أكثر فأكثر من التنفيذ الكامل لإنترنت الأشياء!
وإذا كنت تحلم ، على سبيل المثال ، قلل "الطبق" إلى حجم الهوائي في هاتفك: هذا هو الإنترنت دائمًا وفي كل مكان.
وهذه ليست أمثلة فارغة - على سبيل المثال ، حدث ذلك مع GPS في وقت واحد. لم يكن جهاز استقبال GPS الأول صغيرًا على الإطلاق! وهي الآن موجودة بالفعل في ساعة اليد!
مجموع
لا أعرف عنك ، لكني أحب الطريقة التي تتطور بها التقنيات الحديثة ، وبدون أدنى شك دخلنا في عصر الفضاء الجديد!
بالإضافة إلى ذلك ، لدى Elon Musk مشروع آخر - Neurolink ، والذي سنخبرك به أيضًا. سيكون بالطبع حول هذا التقطيع بالذات ...