Pandemia kiihdyttää avaruusinternet-kilpailua

Miljoonilla ihmisillä ei ole luotettavaa internet-yhteyttä laajoilla alueilla Yhdysvalloissa ja muualla maailmassa. Nämä yhteydettömät ihmiset eivät myöskään ole vain kaukaisissa paikoissa, kuten Amerikan maaseudulla, Uudessa-Seelannissa tai Saharan eteläpuolisessa Afrikassa. Tiheissä kaupunkikeskuksissa asuu paljon ihmisiä, joilla on vain rajoitetusti kohtuuhintaisia laajakaistayhteyksiä. Vaikka Googlen ja Facebookin kaltaiset yritykset ovat esittäneet kaukaa haettuja ideoita ongelman ratkaisemiseksi, lupaavin internet-teknologia on myös sellainen, joka on jo osoittautunut hyväksi: satelliittilaajakaista.

Maaliskuun alussa, vain muutama päivä ennen kuin kaupungit eri puolilla Yhdysvaltoja sulkeutuivat pandemian vuoksi, Elon Musk kertoi viimeisimmät yksityiskohdat suunnitelmastaan rakentaa satelliittilaajakaistapalvelu nimeltä Starlink. Puhuessaan satelliittikonferenssissa Washingtonissa Musk kuvaili, miten Starlink-satelliittien muodostama tähdistö ”vilkkuu”, kun ne siirtyvät matalalle Maan kiertoradalle. Kuvauksessaan ne kuulostavat melkeinpä kiiltosuihkuilta yötaivaalla tai lentävistä vempaimista koostuvilta maagisilta kaistaleilta, jotka voivat sädettää internetin kenelle tahansa planeetalla.

Yhdistettynä nykyisten tekniikoiden, kuten DSL:n, kaapelin ja valokuidun, parannuksiin – puhumattakaan 4G- ja 5G-matkapuhelinverkoista – futuristinen satelliittilaajakaista voi kuroa umpeen digitaalisen kahtiajaon Yhdysvalloissa ja muualla. Ja koska pandemia on synnyttänyt räjähdysmäisen kysynnän paremmille ja laajemmin saatavilla oleville internet-yhteyksille, nopea edistyminen näyttää väistämättömämmältä kuin koskaan.

Muskin uudet satelliitit otettiin käyttöön syyskuun alussa, ja ne tarjoavat beta-testaajille latausnopeuksia, jotka kilpailevat maanpäällisen laajakaistan kanssa. SpaceX on nyt asettanut 700 Starlink-satelliittia kiertoradalle viimeisten 16 kuukauden aikana, ja sen suunnitelmissa on toimittaa lähivuosina jopa 30 000 satelliittia lisää. Useammat satelliitit merkitsevät suurempaa kaistanleveyttä ja nopeampia nopeuksia, ja SpaceX:n mukaan sen matalalla maan kiertoradalla olevat satelliittikonstellaatiot voisivat lopulta tarjota nopean internetin koko Yhdysvaltoihin. Amazon, Facebook ja useat startup-yritykset ovat tehneet vastaavia lupauksia viime vuosina.

Satelliittipohjaisen internet-palvelun käsite on itse asiassa vuosikymmeniä vanha. SpaceX:n ja muiden kehittämä innovatiivinen matalan maan kiertoradan satelliittiteknologia voisi kuitenkin olla välttämätöntä, ellei jopa mullistavaa, kaikessa etälääketieteestä etäopetukseen sellaisissa paikoissa, joissa ei vielä ole yhteyksiä.

Satelliittilaajakaista voisi myös olla hyvin kannattavaa sille yritykselle, joka keksii sen ensimmäisenä. Voisi kuvitella Amazonin käyttävän satelliittilaajakaistaa vauhdittaakseen Amazon Web Services (AWS) -liiketoimintaansa tai Facebookin käyttävän sitä varmistaakseen, että yhä useammat ihmiset pääsevät sen alustalle. Ja jos Musk saa tahtonsa läpi, hänen Starlink-konstellaationsa tuottavat miljardeja dollareita voittoa, jolla rahoitetaan hänen Marsin asuttamishankettaan.

Tämä kaikki kuulostaa futuristiselta, mutta satelliittilaajakaista on jo hyvin todellinen asia. Itse asiassa, jos olet koskaan käyttänyt wlan-yhteyttä lentokoneessa tai risteilyaluksella, olet luultavasti käyttänyt sitä. Perusajatuksena on, että internetiin kytketyt maa-asemat, niin sanotut yhdyskäytävät, voivat lähettää dataa satelliittiin, joka sitten välittää datan antenneille jonnekin muualle maahan – tai laivaan tai lentokoneeseen.

Tämän teknisen urotekniikan ongelma on se, että se on hyvin kallista. Satelliittien laukaiseminen avaruuteen voi maksaa satoja miljoonia dollareita, eikä siinä ole edes otettu huomioon sitä, mitä sääntelyn esteiden ylittäminen vaatii. Monet yritykset ovat yrittäneet ja epäonnistuneet liiketoimintamallin murtamisessa viimeisten 20 vuoden aikana. Mutta melko yllättäen avaruusinternet-peli on muuttunut.

”Covid-19-kriisi on kiihdyttänyt merkittävästi huomiota satelliittiteknologiaan ja investointeja siihen”, New Yorkin teknologiainstituutin insinööri- ja tietojenkäsittelytieteiden korkeakoulun dekaani Babak Beheshti kertoi Recodelle. Beheshti lisäsi, että laukaisujen määrä on kymmenkertaistunut viime vuodesta tähän vuoteen. ”Miksi?” ”Koska koulut, paikallishallinnot ja muut tahot tarvitsivat yhtäkkiä laajakaistaista internetyhteyttä alueilla, joilla ei oikeastaan ollut minkäänlaista infrastruktuuria.”

Tämä saattaa kuulostaa todisteelta siitä, että satelliittilaajakaista on vihdoin matkalla digitaalisen kahtiajaon ratkaisemiseen, mutta tilanne on edelleen arveluttava. Samaan aikaan kun SpaceX alkoi laukaista Starlink-satelliittejaan, Amazon sai heinäkuussa liittovaltion viestintäkomissiolta (FCC) luvan laukaista 3236 matalalla maan kiertoradalla olevaa satelliittia omaa Project Kuiper -nimistä konstellaatiotaan varten. Samaan aikaan Viasatin kaltaiset satelliittilaajakaistateollisuuden pitkäaikaiset johtajat eivät näytä saavan uusia satelliitteja taivaalle tarpeeksi nopeasti pysyäkseen kysynnän perässä. Samalla liittovaltion hallitus lupaa miljardien dollarien tukia yrityksille, jotka tuovat laajakaistan Amerikan maaseudulle.

Jollain tapaa unelma kaikkien maapallon asukkaiden yhteydestä ei ole koskaan ollut lähempänä. Toisaalta on vaikea sanoa, kärsivätkö viimeisimmät innovatiiviset ideat samoista sudenkuopista kuin menneinä vuosina.

Satelliittilaajakaista lyhyesti selitettynä

Satelliittilaajakaista on juuri sitä, miltä se kuulostaa: satelliitin välityksellä toimitettu laajakaistainen internet-yhteys. Perusidea ei ole juurikaan muuttunut sitten satelliitti-tv:n kukoistuskauden 90-luvun lopulla, jolloin yritykset sädettivät internet-yhteyden samaan lautasantenniin, joka vastaanotti HBO-signaalisi, nopeuksilla, jotka olivat nopeampia kuin valintaliittymä, mutta silti hitaampia kuin nykyinen laajakaista.

Vuonna 2020 yritykset toimittavat satelliittilaajakaistaa kahdella päätavalla. Keskeinen ero niiden välillä on se, kuinka korkealla satelliitit kiertävät. Geosynkroniset satelliitit, jotka kiertävät noin 22 000 kilometrin korkeudella kiinteän paikan yläpuolella maan pinnalla, on vanhempi tekniikka, jota Viasatin kaltaiset yritykset käyttävät laajakaistayhteyksiin. Olet luultavasti käyttänyt tätä tekniikkaa lentokoneen wlaniin.

Sitten on matalalla kiertoradalla olevia satelliittiryhmiä, jotka koostuvat sadoista, ellei tuhansista, pienemmistä satelliiteista, jotka kiertävät 300-1 200 mailin korkeudella Maasta. Tämä on lähestymistapa, joka on saanut viime aikoina kaiken kohun aikaan ja jota SpaceX ja Amazon käyttävät.

Geosynkroniset satelliitit ovat kypsempää ja todistetumpaa teknologiaa. Viasat ja yritys nimeltä Hughes, joka on DirecTV:n entinen emoyhtiö, ovat olleet olemassa jo vuosikymmeniä. (DirecTV itse asiassa käytti antennejaan ja infrastruktuuriaan tarjotakseen satelliitti-internet-palvelua nimeltä DirecPC jo 90-luvun lopulla.)

Viasat ja Hughes ovat myös kaksi yritystä, jotka todennäköisimmin tarjoavat tällä hetkellä satelliittilaajakaistaa USA:n syrjäseuduilla. Jos olet joku, joka asuu New Hampshiren erämaassa, jossa ei ole maanpäällisiä laajakaistavaihtoehtoja, voit saada DSL-version, joka toimii olemassa olevilla kuparipuhelinlinjoilla ja on periaatteessa yhtä hidas kuin dial-up. Voit myös tilata geosynkronisen satelliittilaajakaistan Viasatin tai Hughesin kautta, jolloin saat peruslaajakaistaan verrattavan nopeuden: noin 25 megabittiä sekunnissa. Sopimukset alkavat 40-50 dollarista kuukaudessa, ja ne kallistuvat, jos haluat enemmän kaistanleveyttä.

Vaikka nämä geosynkroniset satelliittijärjestelmät ovat luotettavia, niissä on joitakin ongelmia. Tärkein niistä on viive. Satelliitit ovat tuhansia kilometrejä Maan pinnan yläpuolella, joten tiedon kulkeminen vie aikaa – ja se saattaa tarkoittaa pientä viivettä lähettämisen ja vastaanottamisen välillä. Tämä ei ole ongelma, jos vain selaat internetiä. Se on merkittävä ongelma, jos yrität suoratoistaa videopelejä tai soittaa videopuheluita, joita me kaikki teemme enemmän kuin koskaan ennen. Ajattele vaikka tv-uutisten kirjeenvaihtajia, jotka joutuvat odottamaan puoli tahtia sen välillä, kun studiossa oleva juontaja kysyy kysymyksen, ja sen välillä, kun he kuulevat sen korvakuulokkeestaan, koska signaali kulkee tietoliikennesatelliitille ja sieltä takaisin maanpinnalle.

Matalan maan kiertoradan tähdistöt, kuten SpaceX:n ja Amazonin rakennuttamat tähdistöt, lupailevat ratkaisua latenssiongelmaan. Koska satelliitit ovat lähempänä maanpintaa, datan ei tarvitse kulkea niin kauas. Muskin mukaan tämä tarkoittaa, että SpaceX:n Starlink-satelliitit, jotka kiertävät noin 340 mailin korkeudella maanpinnan yläpuolella, tarjoavat alhaisen viiveen, mikä vähentää viiveen riskiä. Latenssikysymys on muuten tärkeä asia FCC:lle ja sen päätökselle jakaa miljardien dollarien tukia. Virasto sanoo, että se asettaa rahoitusta myöntäessään etusijalle verkot, jotka tarjoavat alhaisen viiveen.

Siltikin on muitakin vastaamattomia kysymyksiä siitä, kuinka nopeita ja luotettavia äskettäin suunnitellut matalalle kiertoradalle suunnitellut tähdistöt tulevat olemaan. Toisin kuin geosynkroniset satelliitit, jotka ovat kiinteästi yhden paikan yläpuolella, matalan maan kiertoradan satelliitit kiertävät planeettaa 90-120 minuutin välein. Ne on suunniteltu pysymään yhteydessä maa-asemaan ja loppukäyttäjään pitämällä yhteyttä toisiinsa, mutta jos tämä ketju katkeaa, yhteys katkeaa. Nämä tähdistöt koostuvat myös tuhansista suhteellisen pienistä satelliiteista – Starlink-satelliitit painavat alle 600 kiloa – mikä tarkoittaa, että ne vaativat useita laukaisuja, jotka ovat kalliita.

”Kun useampia satelliitteja nousee ilmaan, verkkoarkkitehtuuri optimoituu”, selittää Bryce Space and Technologyn analytiikkapäällikkö Manny Shar. ”Parin seuraavan vuoden aikana meidän pitäisi nähdä kunnon parannuksia maaseutualueilla, joilla on todella rajallinen kapasiteetti ja joilla on vain vähän kilpailua sen parantamiseksi”. Joten ainakin tulee olemaan vaihtoehtoinen vaihtoehto, jota nämä maaseudun käyttäjät voivat hyödyntää.”

Sharin huomautus kilpailun rajallisuudesta on tärkeä. Monissa osissa Yhdysvaltoja on esimerkiksi mahdollisuus käyttää hitaampia DSL-yhteyksiä puhelinlinjojen ansiosta, mutta koska infrastruktuurin parantaminen on niin kallista, kyseisiä alueita palvelevilla teleyrityksillä on usein vain vähän kannustimia tehdä niin. Tämän vuoksi asukkaat ovat riippuvaisia huonojen langallisten yhteyksien ja usein hajanaisten matkapuhelinverkkojen yhdistelmästä.

Uusi teknologia, kuten 5G, voisi näennäisesti tuoda nopeampia matkapuhelinverkkonopeuksia syrjäisille alueille, mutta infrastruktuurin rakentaminen vie aikaa ja rahaa. Satelliittilaajakaistalla voidaan puolestaan siirtää nopeita, luotettavia ja mahdollisesti kohtuuhintaisia internetyhteyksiä lähes kaikkialle maapallolla. Tämäkin vaatii aikaa ja rahaa, mutta vuonna 2020 näemme, että pandemia houkuttelee kaikenlaisia investointeja tekniikkaan, mikä tarkoittaa, että satelliitteja laukaistaan lisää.

Kummassakin geosynkronisessa ja matalalla maan kiertoradalla toimivassa satelliittilaajakaistajärjestelmässä on hyvät ja huonot puolensa. Ensin mainittu on jo nyt käyttökelpoinen, vaikkakaan ei täydellinen. Jälkimmäinen on lupaava, vaikkakin toteutumaton. Mutta jotta tavoitteeseen, eli useampien ihmisten yhdistämiseen, päästään, kaikki on kiinni rahasta.

Kehityksen hidas eteneminen

Satelliittivälitteisen laajakaistan tulevaisuus riippuu pitkälti siitä, kuka saa eniten kaistanleveyttä avaruuteen pienimmällä rahamäärällä. Kukin yksittäinen satelliitti voi jo lähtökohtaisesti tarjota rajallisen määrän kaistanleveyttä, joten yritykset joko valmistavat paljon satelliitteja, jotka laukaistaan kerralla – kuten SpaceX tekee – tai ne investoivat teknologisiin parannuksiin ja laukaisevat uusia satelliitteja muutaman vuoden välein. Tämä on Viasatin strategia, ja yhtiö aikoo laukaista ensi vuonna uuden Viasat 3 -satelliitin, jonka odotetaan parantavan sen verkkoa huomattavasti. Tämä ja muut sen kaltaiset satelliitit painavat kymmeniä tuhansia kiloja, joten laukaisut ovat kalliita.

Voidaan ymmärtää, miten houkuttelevaa on laukaista monia pienempiä satelliitteja ajan mittaan, varsinkin jos on SpaceX:n kaltainen yritys ja omistaa omia raketteja. Amazonilla ja sen Project Kuiperilla on vastaavasti se etu, että sen omistaa Jeff Bezos, joka omistaa myös rakettialuksia valmistavan Blue Originin. On kuitenkin epäselvää, miten Blue Origin voisi osallistua Kuiper-projektiin. Itse asiassa Amazon on paljastanut hankkeesta hyvin vähän muuta kuin sen, että se aikoo tarjota kohtuuhintaista nopeaa ja matalan viiveen internet-palvelua matalalla Maan kiertoradalla olevien satelliittien kautta.

”Vielä on liian monia paikkoja, joissa laajakaistayhteys on epäluotettava tai sitä ei ole lainkaan”, Amazonin vanhempi varatoimitusjohtaja Dave Limp sanoi lausunnossaan sen jälkeen, kun Yhdysvaltain kilpailuviranomainen FCC oli hyväksynyt Project Kuiper -hankkeen ensimmäisen laukaisun. ”Kymmenen miljardin dollarin investointimme luo työpaikkoja ja infrastruktuuria eri puolille Yhdysvaltoja, mikä auttaa meitä kuromaan umpeen tämän kuilun.”

Myymällä kohtuuhintaista satelliittilaajakaistaa yksittäisille asiakkaille maaseutualueilla ei saada tarpeeksi tuloja, jotta tarvittavat satelliitit voitaisiin lähettää avaruuteen. Jokainen laukaisu maksaa taas satoja miljoonia dollareita, eikä palvelun myyminen 40 dollarilla kuukaudessa yksittäisille kotitalouksille riitä kattamaan aloituskustannuksia. Ja silloinkin kaikilla internet-yhteyttä tarvitsevilla ei ole varaa siihen. Tämä taloudellinen haaste on osasyy siihen, miksi unelma satelliittipohjaisen internetin tarjoamisesta kenelle tahansa maapallolla – tai minkä tahansa muunlaisen luotettavan ja nopean internetin tarjoamisesta – on ollut niin vaikeasti saavutettavissa.

Tämän vuoksi myös satelliittilaajakaistaverkkojen rakentamisessa menestyneet yritykset ovat lähestyneet haastetta eri näkökulmista. Viasat esimerkiksi vietti vuosia rakentaen yritysliiketoimintaa, myyden kaistanleveyttä armeijalle ja hallituksille, puhumattakaan siitä, että se auttoi saamaan wlanin lentokoneisiin. Nyt yhtiö sanoo, että kuluttajamarkkinoiden kysyntä on ollut kasvussa ja se on yksinkertaisesti kasvanut räjähdysmäisesti pandemian puhkeamisen jälkeen. Eikä kysyntä tule välttämättä kaikkein syrjäisimmiltä alueilta.

”On käynyt ilmi, että suuri osa kysynnästä on yleensä suurten metropolialueiden ympärillä”, sanoo Viasatin toimitusjohtaja Mark Dankberg. ”Suurimman kysynnän markkinoilla – keskilännessä ja kaakossa – meillä on ollut kaistanleveyttä kaksi vuotta. Meillä ei siis voi olla niin paljon uusia asiakkaita, ennen kuin saamme seuraavan satelliitin.” Dankberg lisäsi, että Viasat kehittää teknologiaa, jossa sen nykyiset geosynkroniset satelliitit yhdistetään sen omiin matalalla maan kiertoradalla oleviin satelliitteihin sekä matkapuhelinverkkoihin nopeampien ja pienemmän viiveen yhteyksien luomiseksi.

Kuten Recoden Emily Stewart äskettäin selvitti, laajakaistayhteydet eivät ole ongelma vain Montanan maaseudulla. Jopa kaupunkien keskustoissa ja esikaupungeissa nopeiden internetyhteyksien tarjoamiseen tarvittavaa infrastruktuuria ei joko ole tai se on liian kallista monille ihmisille. Tämä tarkoittaa, että uudet vaihtoehdot, mukaan lukien avaruusinternet, voisivat yhdistää miljoonia amerikkalaisia nopeammin kuin nykyisen maanpäällisen infrastruktuurin laajentaminen vaatisi.

Tämä ei tee pääsyn tarjoamisesta kaukaisilla alueilla asuville yhtään vähemmän tärkeää, ja valtion tukiohjelmat auttavat tämän toteuttamisessa, vaikkakin hitaasti. Sattumalta juuri samaan aikaan, kun pandemia ajoi maan lukkojen taakse, FCC käynnisti maaseutualueiden digitaalisten mahdollisuuksien rahaston (Rural Digital Opportunity Fund), josta myönnetään jopa 16 miljardia dollaria teleyrityksille, jotka laajentavat internet-yhteyksiä maaseutualueilla. SpaceX on hakenut rahoitusta, mutta sen on osoitettava, että sen palvelu tarjoaa viraston vaatiman alhaisen viiveen ja suuret nopeudet saadakseen rahaa. Viasat sai viime vuonna 87,1 miljoonaa dollaria rahoitusta vastaavasta FCC:n ohjelmasta.

Vaikka valtion rahoituksen puuttuessa SpaceX:n ja Amazonin kaltaiset yritykset ovat ainutlaatuisessa asemassa ottaakseen johtoaseman satelliittilaajakaistateollisuudessa, koska tällaisen infrastruktuurin rakentaminen tulee tarpeeseen muista syistä. SpaceX on johtavassa asemassa satelliittiensa toimittamisessa matalalle Maan kiertoradalle. Amazonin hyöty oman satelliittilaajakaistaverkon omistamisesta vaikuttaa myös ilmeiseltä. Kun Kuiper-hanke käynnistyy, se voi olla välitön siunaus yhtiön AWS-liiketoiminnalle.

”Amazon on pohjimmiltaan, käytännössä, oma suurin asiakkaansa, joka todella käynnistää tulovirran pumpun”, sanoi Beheshti, joka on myös sähkö- ja elektroniikkainsinöörien instituutin vanhempi jäsen. ”Ja sitten lisätulovirrat tulevat luonnollisesti yksittäisiltä kotitalouskuluttajilta.”

Satelliittipohjaisten internetpalvelujen edut ovat olleet ilmeisiä jo vuosia. Yritykset ovat kuitenkin jo vuosia kamppailleet saadakseen nämä kunnianhimoiset tavoitteet toteutumaan. Tämä ei johdu siitä, etteivät he olisi yrittäneet – ja kokeilleet luovia lähestymistapoja. Alphabet jatkaa Loon-hanketta, joka alkoi Googlen kokeiluna noin 10 vuotta sitten. Loonissa käytetään korkealla sijaitsevia ilmapalloja, jotka siirtävät internet-yhteyden maaseutualueille. Loon-ilmapalloja käytettiin Puerto Ricossa hurrikaani Marian jälkeen, ja heinäkuussa Loon-ilmapallojen laivue aloitti palvelun toimittamisen miljoonille ihmisille Keniassa, mikä oli teknologian ensimmäinen kaupallinen sovellus.

Facebookilla on puolestaan ollut omia kaukaa haettuja suunnitelmia. Sen Internet.org-niminen aloite, jonka tavoitteena on yhdistää koko planeetta, koki suuren takaiskun vuonna 2016, kun SpaceX:n raketti, joka kuljetti satelliittia, jonka tarkoituksena oli toimittaa internet-yhteys Saharan eteläpuoliseen Afrikkaan, räjähti laukaisualustalla. Oli myös Project Aquila, jossa aurinkoenergialla toimivia lennokkeja lähetettiin 60 000 metrin korkeuteen ilmakehään maaseutualueiden yhdistämiseksi. Yhtiö luopui hankkeesta vuonna 2018.

Suuret internet-yhtiöt, kuten Facebook ja Google, ovat myös kohdanneet vastareaktioita korkealentoisten yhteyshankkeidensa vuoksi. Vaikka Loonin ja Internet.orgin kaltaisia hankkeita mainostetaan hyväntekeväisyysaloitteina, jotka palvelevat yleistä hyvää, kriitikot sanovat, että ne rikkovat verkon neutraaliuden periaatteita ja palvelevat pikemminkin yritysten kuin yleisön etua. Loppujen lopuksi Facebookin tai Googlen ilmainen tai edullinen internet-palvelu voisi yksinkertaisesti ohjata miljardeja ihmisiä Facebookin ja Googlen tuotteisiin ja palveluihin, mikä balkanisoi internetin sellaisena kuin me sen tunnemme.

Kaikkien näiden ponnistelujen myötä epäonnistumisia ja mahdollisesti myös vastareaktioita on varmasti luvassa lisää tulevaisuudessa. Elon Muskin tavoite tarjota nopea laajakaista kaikille maapallon asukkaille on ylevä. Tiedämme, että se on teknisesti mahdollista. Se on kallista, ja monet fiksut ihmiset miettivät, miten se maksetaan, samalla kun muu lupaava teknologia, kuten 5G, jatkaa kehittymistään. Mutta jos jokin saisi aikaan tällaisen valtavan häiriön internet-palveluliiketoiminnassa, pandemian pitäisi tehdä se. Emme ole koskaan ennen olleet niin riippuvaisia yhteyksistä. Saatamme joutua jättämään maapallon saadaksemme sen.