Pandemie urychluje závod o vesmírný internet

Na rozsáhlých územích Spojených států a celého světa jsou miliony lidí, kteří nemají spolehlivý přístup k internetu. Tito lidé bez připojení nejsou jen na vzdálených místech, jako je americký venkov, Nový Zéland nebo subsaharská Afrika. V hustě obydlených centrech měst žije spousta lidí s omezeným přístupem k cenově dostupnému širokopásmovému připojení. Pandemie Covid-19 přinesla novou naléhavost problému, jak zajistit připojení pro všechny, a zatímco společnosti jako Google a Facebook přicházejí s dalekosáhlými nápady na řešení tohoto problému, internetová technologie, která je nejslibnější, je zároveň technologií, která se již osvědčila: satelitní širokopásmové připojení.

Na začátku března, jen několik dní před uzavřením měst v USA kvůli pandemii, se Elon Musk podělil o nejnovější podrobnosti o svém plánu vybudovat satelitní širokopásmovou službu nazvanou Starlink. V projevu na satelitní konferenci ve Washingtonu Musk popsal, jak bude konstelace satelitů Starlink „blikat“, až se dostanou na nízkou oběžnou dráhu Země. Podle popisu znějí téměř jako pruhy třpytu na noční obloze nebo kouzelné pásy létajících přístrojů, které mohou přenášet internet dolů ke komukoli na planetě.

V kombinaci se zdokonalením stávajících technologií, jako jsou DSL, kabelové a optické sítě – nemluvě o mobilních sítích 4G a 5G – může futuristické satelitní širokopásmové připojení překlenout digitální propast v USA i jinde. A protože pandemie vyvolala explozivní poptávku po lepším a dostupnějším internetovém připojení, rychlý pokrok se zdá být nevyhnutelnější než kdy jindy.

Nové satelity společnosti Musk byly spuštěny začátkem září a beta testerům poskytly rychlost stahování, která se vyrovná rychlosti pozemního širokopásmového připojení. Společnost SpaceX nyní za posledních 16 měsíců vynesla na oběžnou dráhu 700 satelitů Starlink a v příštích několika letech plánuje dodat až 30 000 dalších. Více satelitů znamená větší šířku pásma a vyšší rychlost a nakonec by podle společnosti SpaceX mohly její satelitní konstelace na nízké oběžné dráze Země poskytovat vysokorychlostní internet v celých USA. Podobné sliby v posledních letech učinily společnosti Amazon, Facebook a několik startupů.

Koncept satelitních internetových služeb je ve skutečnosti starý desítky let. Inovativní satelitní technologie na nízké oběžné dráze Země, kterou vyvíjí společnost SpaceX a další, by však mohla být zásadní, ne-li transformační, pro vše od telemedicíny až po vzdálené vzdělávání v místech, která ještě nejsou připojena.

Satelitní širokopásmové připojení by také mohlo být velmi ziskové pro tu společnost, která na to přijde jako první. Lze si představit, že by Amazon využil satelitní širokopásmové připojení k posílení svého podnikání v oblasti Amazon Web Services (AWS) nebo že by ho Facebook využil k zajištění toho, aby se na jeho platformu dostalo více lidí. A pokud Musk dosáhne svého, budou jeho konstelace Starlink generovat miliardové zisky na financování jeho mise kolonizace Marsu.

To vše zní futuristicky, ale satelitní širokopásmové připojení je již velmi reálnou záležitostí. Ve skutečnosti, pokud jste se někdy připojili k wifi v letadle nebo na výletní lodi, pravděpodobně jste ho použili. Základní myšlenka spočívá v tom, že pozemní stanice připojené k internetu, tzv. brány, mohou posílat data nahoru na satelit, který je pak předává anténám někde jinde na zemi – nebo na lodi či v letadle.

Problémem tohoto technologického výdobytku je, že je to celé velmi drahé. Vypuštění družic do vesmíru může stát stovky milionů dolarů, a to ani nebereme v úvahu, co je třeba vynaložit na překonání regulačních překážek. Za posledních 20 let se o prolomení obchodního modelu pokusila spousta společností, ale neuspěla. Ale poměrně náhle se hra o vesmírný internet změnila.

„Krize Covid-19 výrazně urychlila pozornost a investice do satelitních technologií,“ řekl pro Recode Babak Beheshti, děkan Vysoké školy technických a počítačových věd na Newyorském technologickém institutu. Beheshti dodal, že počet startů se od loňského do letošního roku zvýšil desetkrát. „Proč? Protože školy, místní samosprávy a další najednou potřebovaly širokopásmový přístup k internetu v oblastech, kde ve skutečnosti žádná infrastruktura nebyla.“

Může to znít jako důkaz, že satelitní širokopásmové připojení je konečně na cestě k vyřešení digitální propasti, ale situace zůstává nejistá. V době, kdy společnost SpaceX začala vypouštět své satelity Starlink, získala společnost Amazon v červenci od Federální komunikační komise (FCC) souhlas s vypuštěním 3 236 satelitů na nízkou oběžnou dráhu Země pro vlastní konstelaci nazvanou Projekt Kuiper. Mezitím se zdá, že dlouholetí lídři v oblasti satelitního širokopásmového připojení, jako je Viasat, nemohou dostat na oblohu nové satelity dostatečně rychle, aby udrželi krok s poptávkou. A na této cestě federální vláda slibuje miliardy dolarů na dotace společnostem, které přinášejí širokopásmové připojení na americký venkov.

V některých ohledech nebyl sen o připojení všech lidí na Zemi nikdy blíže. V jiných ohledech je těžké říci, zda nejnovější inovativní nápady budou mít stejná úskalí jako ty z minulých let.

Satelitní širokopásmové připojení, stručně vysvětleno

Satelitní širokopásmové připojení je přesně to, jak zní: širokopásmový přístup k internetu poskytovaný prostřednictvím satelitu. Základní myšlenka se příliš nezměnila od dob rozkvětu satelitní televize na konci 90. let, kdy společnosti vysílaly internetové připojení na stejnou anténu, která přijímala signál HBO, rychlostí, která byla rychlejší než vytáčené připojení, ale stále pomalejší než dnešní širokopásmové připojení.

V roce 2020 existují dva hlavní způsoby, jak společnosti poskytují satelitní širokopásmové připojení. Klíčový rozdíl mezi nimi je v tom, jak vysoko satelity obíhají. Geosynchronní družice, které obíhají asi 22 000 mil nad pevným místem na zemském povrchu, jsou starší technologií, kterou společnosti jako Viasat používají pro širokopásmové připojení. Tuto technologii jste pravděpodobně používali pro wifi v letadle.

Pak existují konstelace na nízké oběžné dráze Země, které se skládají ze stovek, ne-li tisíců menších satelitů, které obíhají ve výšce 300 až 1 200 mil nad Zemí. To je přístup, o kterém se v poslední době hodně mluví a který využívají společnosti SpaceX a Amazon.

Geosynchronní družice jsou vyspělejší a osvědčenější technologií. Viasat a společnost Hughes, což je bývalá mateřská společnost DirecTV, existují již desítky let. (DirecTV skutečně využívala své antény a infrastrukturu k nabídce satelitní internetové služby s názvem DirecPC již koncem 90. let.)

Viasat a Hughes jsou také dvě společnosti, které v současnosti s největší pravděpodobností nabízejí satelitní širokopásmové připojení v odlehlých částech USA. Pokud jste někdo, kdo žije v divočině v New Hampshire, kde nejsou žádné možnosti pozemního širokopásmového připojení, můžete získat verzi DSL, která funguje na stávajících měděných telefonních linkách a je v podstatě stejně pomalá jako vytáčené připojení. Nebo si můžete objednat geosynchronní satelitní širokopásmové připojení prostřednictvím společností Viasat nebo Hughes a získat rychlost srovnatelnou se základním širokopásmovým připojením: přibližně 25 megabitů za sekundu. Ceny tarifů začínají na 40 až 50 dolarech měsíčně a zdražují se, pokud chcete větší šířku pásma.

Ačkoli jsou tyto geosynchronní satelitní systémy spolehlivé, mají určité problémy. Hlavním z nich je latence. Satelity jsou tisíce kilometrů nad povrchem Země, takže cesta dat trvá dlouho – a to může znamenat mírné zpoždění mezi odesláním a příjmem. To není problém, pokud pouze prohlížíte web. Je to významný problém, pokud se snažíte streamovat videohry nebo uskutečňovat videohovory, což všichni děláme častěji než kdykoli předtím. Jen si vzpomeňte na zpravodaje vzdálených televizních zpráv, kteří musí čekat půl taktu mezi okamžikem, kdy moderátor ve studiu položí otázku, a okamžikem, kdy ji uslyší ve svém sluchátku, protože signál putuje nahoru ke komunikační družici a pak zpět dolů na povrch.

Konstelace na nízké oběžné dráze Země, jako jsou ty, které staví společnosti SpaceX a Amazon, slibují problém latence vyřešit. Protože družice jsou blíže k zemi, data nemusí cestovat tak daleko. Podle Muska to znamená, že satelity Starlink společnosti SpaceX, které budou obíhat ve výšce asi 340 mil nad povrchem, nabídnou nízkou latenci, čímž se sníží riziko zpoždění. Otázka latence je mimochodem velkým problémem pro FCC a její rozhodnutí rozdat miliardy dolarů na dotacích. Agentura tvrdí, že při rozdělování finančních prostředků bude upřednostňovat sítě, které nabízejí nízkou latenci.

Stále však existují další nezodpovězené otázky ohledně toho, jak rychlé a spolehlivé budou nově navržené konstelace na nízké oběžné dráze Země. Na rozdíl od geosynchronních družic, které jsou pevně umístěny nad jedním místem, družice na nízké oběžné dráze obíhají planetu každých 90 až 120 minut. Jsou navrženy tak, aby zůstaly ve spojení s pozemní stanicí a koncovým uživatelem tím, že zůstávají ve vzájemném spojení, ale pokud by se tento řetězec přerušil, došlo by k narušení spojení. Tyto konstelace se také skládají z tisíců relativně malých satelitů – satelity Starlink váží méně než 600 kilogramů – což znamená, že vyžadují vícenásobné starty, které jsou nákladné.

„S přibývajícím počtem satelitů se optimalizuje architektura sítě,“ vysvětlil Manny Shar, vedoucí analytického oddělení společnosti Bryce Space and Technology. „V příštích několika letech bychom měli vidět slušné zlepšení ve venkovských oblastech, kde je opravdu omezená kapacita a kde je omezená konkurence, která by to zlepšila. Takže přinejmenším bude existovat alternativní možnost, kterou budou moci tito venkovští uživatelé využít.“

Šarův poukaz na omezenou konkurenci je důležitý. Mnoho částí Spojených států má například díky telefonním linkám přístup k pomalejšímu připojení DSL, ale protože modernizace této infrastruktury je velmi nákladná, telekomunikační společnosti, které tyto oblasti obsluhují, k tomu často nemají velkou motivaci. Obyvatelé jsou tak odkázáni na kombinaci špatného kabelového připojení a často poruchových mobilních sítí.

Nové technologie, jako je 5G, by údajně mohly přinést vyšší rychlost mobilních sítí do odlehlých oblastí, ale vybudování této infrastruktury opět vyžaduje čas a peníze. Satelitní širokopásmové připojení mezitím může přenést rychlý, spolehlivý a potenciálně cenově dostupný přístup k internetu téměř kamkoli na Zemi. I to vyžaduje čas a peníze, ale v roce 2020 jsme svědky toho, že pandemie přitahuje nejrůznější investice do této technologie, což znamená, že se vypouští více satelitů.

Oba systémy satelitního širokopásmového připojení na geosynchronní i nízké oběžné dráze Země mají svá pro a proti. První z nich je již životaschopný, i když ne dokonalý. Druhý je slibný, i když nenaplněný. Ale k dosažení tohoto cíle, tedy připojení většího počtu lidí, bude vše záviset na penězích.

Pomalý pochod pokroku

Budoucnost satelitního širokopásmového připojení do značné míry závisí na tom, kdo dokáže dostat do vesmíru co největší šířku pásma za co nejméně peněz. Každý jednotlivý satelit může ze své podstaty nabídnout jen omezenou šířku pásma, takže společnosti buď vyrábějí mnoho satelitů, které vypouštějí najednou – jako to dělá společnost SpaceX -, nebo investují do technologických vylepšení a každých několik let vypouštějí nové satelity. To je strategie společnosti Viasat, která v příštím roce plánuje vypustit nový satelit s názvem Viasat 3, který by měl výrazně zlepšit její síť. Tento satelit a jemu podobné váží desítky tisíc kilogramů, takže tyto starty jsou drahé.

Dá se pochopit, že vypouštění mnoha menších satelitů v průběhu času je lákavé, zejména pokud jste společnost jako SpaceX a vlastníte vlastní rakety. Podobně společnost Amazon a její projekt Kuiper mají výhodu, že je vlastní Jeff Bezos, který vlastní také výrobce raketových lodí Blue Origin. Není však jasné, jak by se Blue Origin mohl do projektu Kuiper zapojit. Společnost Amazon totiž o projektu prozradila jen velmi málo kromě toho, že plánuje nabízet cenově dostupné vysokorychlostní internetové služby s nízkou latencí prostřednictvím satelitů na nízké oběžné dráze Země.

„Stále existuje příliš mnoho míst, kde je širokopásmový přístup nespolehlivý nebo kde neexistuje vůbec,“ uvedl v prohlášení po schválení prvního startu Projektu Kuiper úřadem FCC senior viceprezident společnosti Amazon Dave Limp. „Naše investice ve výši 10 miliard dolarů vytvoří po celých Spojených státech pracovní místa a infrastrukturu, která nám pomůže tuto mezeru překlenout.“

Prodej cenově dostupného satelitního širokopásmového připojení jednotlivým zákazníkům ve venkovských oblastech nebude generovat dostatečné příjmy na vyslání potřebných satelitů do vesmíru. Každý start opět stojí stovky milionů dolarů a prodej služeb za 40 dolarů měsíčně jednotlivým domácnostem nemůže pokrýt počáteční náklady. A ani pak si to nemůže dovolit každý, kdo potřebuje přístup k internetu. Tento ekonomický problém je jedním z důvodů, proč je sen o nabídce satelitního internetu komukoli na Zemi – nebo jakéhokoli jiného druhu spolehlivého vysokorychlostního internetu – tak neuskutečnitelný.

To je také důvod, proč společnosti, které byly úspěšné při budování satelitních širokopásmových sítí, přistupovaly k této výzvě z různých úhlů. Například společnost Viasat strávila roky budováním podnikového byznysu, prodejem šířky pásma armádě a vládám, nemluvě o pomoci s wifi v letadlech. Nyní společnost říká, že poptávka ze strany spotřebitelského trhu roste a po úderu pandemie prostě explodovala. A tato poptávka nemusí nutně pocházet z těch nejodlehlejších oblastí.

„Ukazuje se, že velká část poptávky je spíše v okolí velkých metropolí,“ řekl generální ředitel společnosti Viasat Mark Dankberg. „Na trzích s nejvyšší poptávkou – na středozápadě, na jihovýchodě – jsme byli dva roky bez šířky pásma. Takže nemůžeme mít tolik dalších zákazníků, dokud nezískáme další satelit.“ Dankberg dodal, že společnost Viasat vyvíjí technologii, která by zahrnovala propojení jejích stávajících geosynchronních satelitů s vlastními satelity na nízké oběžné dráze Země a také s mobilními sítěmi pro rychlejší připojení s nižší latencí.

Jak nedávno vysvětlila Emily Stewartová ze společnosti Recode, širokopásmový přístup není problémem pouze na venkově v Montaně. Dokonce i v centrech měst a na předměstích infrastruktura pro nabídku vysokorychlostního připojení k internetu buď neexistuje, nebo je pro mnoho lidí příliš drahá. To znamená, že nové možnosti, včetně vesmírného internetu, by mohly připojit miliony Američanů rychleji, než by bylo potřeba na rozšíření stávající pozemní infrastruktury.

To však neznamená, že by poskytování přístupu lidem ve vzdálených regionech mělo menší prioritu, a vládní dotační programy tomu pomáhají, i když pomalu. Shodou okolností právě v době, kdy pandemie zahnala zemi do úzkých, zahájila FCC činnost svého Rural Digital Opportunity Fund, který poskytne až 16 miliard dolarů telekomunikačním společnostem, které rozšíří přístup k internetu ve venkovských oblastech. Společnost SpaceX požádala o financování, ale aby získala peníze, musí prokázat, že její služba nabízí nízkou latenci a vysokou rychlost, kterou agentura požaduje. Společnost Viasat získala v loňském roce z podobného programu FCC finanční prostředky ve výši 87,1 milionu dolarů.

Při absenci vládního financování mají společnosti jako SpaceX a Amazon jedinečnou možnost zaujmout vedoucí postavení v odvětví satelitního širokopásmového připojení, protože vybudování takové infrastruktury se bude hodit i z jiných důvodů. Společnost SpaceX má vedoucí postavení v dodávkách svých satelitů na nízkou oběžnou dráhu Země. Výhoda toho, že Amazon vlastní vlastní satelitní širokopásmovou síť, se zdá být také zřejmá. Až bude projekt Kuiper uveden do provozu, mohl by být okamžitým přínosem pro podnikání společnosti v oblasti AWS.

„Amazon bude v podstatě efektivně svým vlastním největším zákazníkem, aby skutečně naplnil pumpu pro tok příjmů,“ řekl Beheshti, který je také vedoucím členem Institutu elektrotechnických a elektronických inženýrů. „A pak samozřejmě další zdroje příjmů budou pocházet od individuálních spotřebitelů z řad domácností.“

Přínosy satelitních internetových služeb jsou zřejmé již několik let. Po celá léta se však společnosti potýkaly s tím, aby se tyto ambice naplnily. Není to proto, že by se nesnažily – a také nezkoušely kreativní přístupy. Společnost Alphabet pokračuje v projektu nazvaném Loon, který začal jako experiment společnosti Google zhruba před 10 lety. Loon využívá výškové balony, které přenášejí internet do venkovských oblastí. Po nasazení v Portoriku po hurikánu Maria začala flotila balónů Loon v červenci poskytovat služby milionům lidí v Keni, což představuje první komerční využití této technologie.

Mezitím měl Facebook své vlastní dalekosáhlé plány. Jeho iniciativa nazvaná Internet.org, jejímž cílem je propojit celou planetu, utrpěla v roce 2016 velký neúspěch, když raketa společnosti SpaceX nesoucí satelit určený k poskytování přístupu k internetu v subsaharské Africe explodovala na startovací rampě. Existoval také projekt Aquila, který zahrnoval vyslání solárně poháněných dronů do výšky 60 000 stop v atmosféře za účelem připojení venkovských oblastí. Společnost od projektu v roce 2018 upustila.

Velké internetové společnosti jako Facebook a Google také čelily odporu kvůli svým velkolepým projektům připojení. Projekty jako Loon a Internet.org jsou sice vydávány za dobročinné iniciativy, které mají sloužit veřejnému blahu, podle kritiků však porušují zásady síťové neutrality a slouží spíše zájmům společností než veřejnosti. Koneckonců bezplatná nebo levná internetová služba od Facebooku nebo Googlu by mohla jednoduše nasměrovat miliardy lidí k produktům a službám Facebooku a Googlu, čímž by došlo k balkanizaci internetu, jak ho známe.

Ve všech těchto snahách se v budoucnu jistě objeví další neúspěchy a možná i větší odpor. Cíl Elona Muska nabídnout vysokorychlostní širokopásmové připojení všem lidem na Zemi je vznešený. Víme však, že něco takového je technicky možné. Je to drahé a spousta chytrých lidí vymýšlí, jak to zaplatit, zatímco další slibné technologie, jako je 5G, se stále rozšiřují. Ale pokud by něco mělo motivovat k tak obrovskému narušení byznysu s internetovými službami, měla by to být pandemie. Ještě nikdy jsme nebyli tak závislí na konektivitě. Možná budeme muset opustit planetu Zemi, abychom ji získali.