Pandemia jest przyspieszenie wyścigu internet kosmiczny

W ogromnych połaci Stanów Zjednoczonych i świata, istnieją miliony ludzi, którzy nie mają niezawodny dostęp do Internetu. Te niepodłączone osoby nie są tylko w odległych miejscach, takich jak wiejskiej Ameryki lub Nowej Zelandii lub Afryki Subsaharyjskiej, albo. Jest mnóstwo ludzi żyjących w gęstej zabudowie miejskiej, którzy mają ograniczony dostęp do niedrogich łączy szerokopasmowych. Pandemia Covid-19 przyniosła nowe pilne wyzwanie, aby wszyscy byli podłączeni, a podczas gdy firmy takie jak Google i Facebook przedstawiły odległe pomysły na rozwiązanie problemu, technologia internetowa, która jest najbardziej obiecująca jest również taka, która już się sprawdziła: satelitarne łącza szerokopasmowe.

Na początku marca, zaledwie kilka dni przed tym, jak miasta w całych Stanach Zjednoczonych zostały zamknięte z powodu pandemii, Elon Musk podzielił się najnowszymi szczegółami na temat swojego planu budowy satelitarnej usługi szerokopasmowej o nazwie Starlink. Przemawiając na konferencji satelitarnej w Waszyngtonie, Musk opisał, jak konstelacja satelitów Starlink będzie „mrugać”, gdy wejdą na niską orbitę okołoziemską. Jak opisano, prawie brzmią jak smugi blasku na nocnym niebie, lub magiczne pasma latających gadżetów, które mogą wiązać internet w dół do każdego na planecie.

W połączeniu z ulepszeniami istniejących technologii, takich jak DSL, kabel i włókna – nie wspominając o 4G i 5G sieci komórkowych – futurystyczne satelitarne łącza szerokopasmowe stoi do mostu cyfrowej przepaści w USA i gdzie indziej. A ponieważ pandemia wywołała gwałtowny popyt na lepsze, szerzej dostępne łącza internetowe, szybki postęp wydaje się bardziej nieunikniony niż kiedykolwiek.

Nowe satelity Muska weszły do sieci na początku września, dając beta testerom prędkości pobierania, które rywalizują z naziemnymi łączami szerokopasmowymi. SpaceX ma teraz umieścić 700 satelitów Starlink na orbicie w ciągu ostatnich 16 miesięcy i ma plany, aby dostarczyć aż 30.000 więcej w ciągu najbliższych kilku lat. Więcej satelitów oznacza większą przepustowość i szybsze prędkości, a ostatecznie, SpaceX mówi, jego konstelacje satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej może dostarczyć szybki internet do całego USA. Amazon, Facebook, i kilka startupów dokonały podobnych obietnic w ostatnich latach.

Koncepcja satelitarnych usług internetowych jest rzeczywiście dziesięcioleci. Jednak innowacyjna technologia satelitarna na niskiej orbicie okołoziemskiej opracowywana przez SpaceX i innych może być niezbędna, jeśli nie transformacyjna, dla wszystkiego, od telemedycyny do zdalnego nauczania w miejscach, które nie są jeszcze połączone.

Satelitarne łącza szerokopasmowe mogą być również bardzo opłacalne dla każdej firmy, która wymyśli je jako pierwsza. Można sobie wyobrazić Amazon wykorzystujący szerokopasmowe łącza satelitarne w celu zwiększenia działalności Amazon Web Services (AWS) lub Facebook wykorzystujący je w celu zapewnienia, że więcej osób znajdzie się na jego platformie. A jeśli Musk dostaje swoją drogę, jego konstelacje Starlink będzie generować miliardy dolarów zysków, aby sfinansować swoją misję kolonizacji Marsa.

To wszystko brzmi futurystycznie, ale satelitarne łącza szerokopasmowe jest już bardzo realna rzecz. W rzeczywistości, jeśli kiedykolwiek łączyłeś się z wifi w samolocie lub na statku wycieczkowym, prawdopodobnie używałeś go. Podstawową ideą jest to, że stacje naziemne podłączone do Internetu, znane jako bramy, mogą wysyłać dane do satelity, który następnie przekazuje te dane do anten gdzieś indziej na ziemi – lub na statku lub samolocie.

Problem z tym technologicznym wyczynem jest to, że to wszystko jest bardzo drogie. To może kosztować setki milionów dolarów, aby uruchomić satelitów w kosmos, a to nie jest nawet biorąc pod uwagę, co trzeba dostać się nad przeszkodami regulacyjnych. W ciągu ostatnich 20 lat wiele firm próbowało i nie udało im się złamać tego modelu biznesowego. Ale dość nagle, kosmiczna gra internetowa zmieniła się.

„Kryzys Covid-19 znacznie przyspieszył uwagę i inwestycje w technologię satelitarną”, Babak Beheshti, dziekan College of Engineering and Computing Sciences w New York Institute of Technology, powiedział Recode. Beheshti dodał, że liczba startów wzrosła dziesięciokrotnie od zeszłego roku do tego roku. „Dlaczego? Ponieważ szkoły, samorządy lokalne i inni nagle potrzebowali szerokopasmowego dostępu do Internetu na obszarach, gdzie naprawdę nie było żadnej infrastruktury na miejscu.”

To może brzmieć jak dowód, że satelitarne łącza szerokopasmowe są w końcu na drodze do rozwiązania cyfrowego podziału, ale sytuacja pozostaje niepewna. Gdy SpaceX rozpoczął odpalanie swoich satelitów Starlink, Amazon w lipcu otrzymał zgodę od Federalnej Komisji Łączności (FCC) na wystrzelenie 3236 satelitów na niską orbitę okołoziemską dla własnej konstelacji zwanej Projekt Kuiper. Tymczasem wieloletni liderzy branży satelitarnego dostępu szerokopasmowego, tacy jak Viasat, nie są w stanie wprowadzić nowych satelitów na niebo wystarczająco szybko, aby nadążyć za popytem. I po drodze, rząd federalny jest zobowiązanie miliardy dolarów w dotacjach dla firm, które przynoszą szerokopasmowego do Ameryki wiejskiej.

W niektóre sposoby, marzenie o połączeniu wszystkich na Ziemi nigdy nie było bliżej. Pod innymi względami trudno powiedzieć, czy najnowsze innowacyjne pomysły nie wpadną w takie same pułapki, jak te sprzed lat.

Satelitarne łącza szerokopasmowe, krótkie wyjaśnienie

Satelitarne łącza szerokopasmowe to dokładnie to, na co wyglądają: szerokopasmowy dostęp do Internetu dostarczany przez satelitę. Podstawowa idea nie zmieniła się zbytnio od czasów świetności telewizji satelitarnej w późnych latach 90-tych, kiedy to firmy wysyłały łączność internetową do tej samej anteny, która odbierała sygnał HBO, z prędkością szybszą niż dial-up, ale wciąż wolniejszą niż dzisiejsze łącza szerokopasmowe.

W 2020 roku istnieją dwa główne sposoby dostarczania przez firmy satelitarnego łącza szerokopasmowego. Kluczową różnicą między nimi jest wysokość orbity satelitów. Satelity geosynchroniczne, które orbitują około 22 000 mil nad stałym miejscem na powierzchni Ziemi, to starsza technologia, którą firmy takie jak Viasat wykorzystują do połączeń szerokopasmowych. Prawdopodobnie użyłeś tej technologii do samolotu wifi.

Wtedy są konstelacje niskiej orbity okołoziemskiej, które składają się z setek, jeśli nie tysięcy, mniejszych satelitów, które orbitują między 300 a 1200 mil nad Ziemią. Jest to podejście, które jest coraz wszystkie z szumu ostatnio, a jeden SpaceX i Amazon są taking.

Geosynchroniczne satelity są bardziej dojrzałe, bardziej sprawdzona technologia. Viasat i firma o nazwie Hughes, która jest byłą firmą macierzystą DirecTV, są już od dziesięcioleci. (DirecTV faktycznie używane jego anteny i infrastruktury do zaoferowania satelitarną usługę internetową o nazwie DirecPC powrotem w późnych latach 90.)

Viasat i Hughes są również dwie firmy, które najprawdopodobniej oferują satelitarne łącze szerokopasmowe w odległych częściach USA teraz. Jeśli jesteś kimś, kto mieszka w dziczy New Hampshire, gdzie nie ma żadnych naziemnych opcji szerokopasmowych, możesz uzyskać wersję DSL, która działa na istniejących miedzianych liniach telefonicznych, która jest zasadniczo tak powolna jak dial-up. Można też zapisać się na geosynchroniczne satelitarne łącze szerokopasmowe przez Viasat lub Hughes i uzyskać prędkość porównywalną z podstawowym łączem szerokopasmowym: około 25 megabitów na sekundę. Plany zaczynają się od $ 40 do $ 50 miesięcznie i dostać droższe, jeśli chcesz więcej bandwidth.

Chociaż są niezawodne, te geosynchroniczne systemy satelitarne mają pewne problemy. Głównym z nich jest opóźnienie. Satelity są tysiące mil nad powierzchnią Ziemi, więc to wymaga czasu dla danych do podróży – i to może oznaczać niewielkie opóźnienie między wysyłaniem i odbieraniem. To nie jest problem, jeśli po prostu przeglądasz strony internetowe. Jest to poważny problem, jeśli próbujesz strumieniować gry wideo lub prowadzić rozmowy wideo, czyli coś, co wszyscy robimy częściej niż kiedykolwiek wcześniej. Wystarczy pomyśleć o zdalnych korespondentów wiadomości telewizyjnych, którzy muszą czekać pół bitu między kiedy kotwica w studio zadaje pytanie i kiedy słyszą go w swojej słuchawce, jak sygnał podróżuje w górę do satelity komunikacyjnego, a następnie z powrotem w dół do powierzchni.

Konstelacje na niskiej orbicie okołoziemskiej, jak te, które SpaceX i Amazon budują, obiecują rozwiązać problem opóźnienia. Ponieważ satelity są bliżej ziemi, dane nie muszą podróżować tak daleko. Musk twierdzi, że oznacza to, że satelity Starlink firmy SpaceX, które będą orbitować na wysokości około 340 mil nad powierzchnią ziemi, będą oferować niskie opóźnienia, zmniejszając tym samym ryzyko opóźnień. Kwestia opóźnień to wielka sprawa dla FCC i jej decyzji o rozdaniu miliardów dolarów dotacji, przy okazji. Agencja mówi, że będzie traktować priorytetowo sieci, które oferują niskie opóźnienia, gdy dając funding.

Still, istnieją inne pytania bez odpowiedzi na temat tylko jak szybko i niezawodne nowo zaprojektowane konstelacje niskiej orbicie okołoziemskiej będzie. W przeciwieństwie do satelitów geosynchronicznych, które są stałe nad jednym miejscu, satelity niskiej orbicie okołoziemskiej okrążają planetę co 90 do 120 minut. Są one zaprojektowane tak, aby pozostać w kontakcie ze stacją naziemną i użytkownikiem końcowym, pozostając połączonymi ze sobą, ale jeśli ten łańcuch zostanie przerwany, to zakłóci połączenie. Konstelacje te składają się również z tysięcy stosunkowo małych satelitów – satelity Starlink ważą mniej niż 600 funtów – co oznacza, że wymagają wielokrotnych startów, które są drogie.

„Ponieważ więcej satelitów idzie w górę, optymalizują architekturę sieci”, wyjaśnił Manny Shar, szef działu analiz w Bryce Space and Technology. „W ciągu najbliższych kilku lat, powinniśmy zobaczyć przyzwoite ulepszenia w obszarach wiejskich, gdzie jest naprawdę ograniczona zdolność, a tam jest ograniczona konkurencja, aby poprawić, że. Więc co najmniej, będzie alternatywna opcja, że te wiejskie użytkownicy mogą skorzystać.”

Shar’s punkt o ograniczonej konkurencji jest ważnym jednym. Wiele części Stanów Zjednoczonych, na przykład, mają dostęp do wolniejszych połączeń DSL dzięki linii telefonicznych, ale ponieważ modernizacja tej infrastruktury jest tak drogie, firmy telekomunikacyjne, które obsługują te obszary często nie mają motywacji, aby to zrobić. To pozostawia mieszkańców w zależności od mieszanki słabych połączeń przewodowych i często spotty sieci komórkowych.

Nowa technologia, taka jak 5G może rzekomo przynieść szybsze prędkości komórkowe do odległych obszarów, ale ponownie, budowanie tej infrastruktury wymaga czasu i pieniędzy. Satelitarne łącza szerokopasmowe mogą natomiast zapewnić szybki, niezawodny i potencjalnie niedrogi dostęp do Internetu w niemal każdym miejscu na Ziemi. To również wymaga czasu i pieniędzy, ale to, co widzimy w 2020 roku, to fakt, że pandemia przyciąga wszelkiego rodzaju inwestycje w tę technologię, co oznacza, że wystrzeliwanych jest coraz więcej satelitów.

Zarówno geosynchroniczne, jak i satelitarne systemy szerokopasmowe na niskiej orbicie okołoziemskiej mają wady i zalety. Pierwszy z nich jest już wykonalny, choć nie jest doskonały. Ten drugi ma obietnicę, choć niespełnioną. Ale aby osiągnąć ten cel łączenia większej liczby ludzi, wszystko sprowadzi się do pieniędzy.

Powolny marsz postępu

Przyszłość satelitarnych systemów szerokopasmowych w dużej mierze zależy od tego, kto może uzyskać największą przepustowość w kosmosie za najmniejszą kwotę pieniędzy. Każdy pojedynczy satelita, z założenia, może zaoferować ograniczoną ilość pasma, więc firmy albo robią wiele satelitów do uruchomienia na raz – jak SpaceX robi – lub inwestują w ulepszenia technologiczne i uruchomienie nowych satelitów co kilka lat. To jest strategia Viasat, a firma planuje uruchomić nowego satelitę o nazwie Viasat 3 w przyszłym roku, który ma znacznie poprawić swoją sieć. Ten satelita i inni tacy jak on ważą dziesiątki tysięcy funtów, więc te starty są drogie.

Jeden mógłby zobaczyć odwołanie do uruchamiania wielu mniejszych satelitów w czasie, zwłaszcza jeśli jesteś firmą taką jak SpaceX i posiadasz własne rakiety. Amazon i jego Projekt Kuiper, podobnie, mają tę zaletę, że są własnością Jeffa Bezosa, który jest również właścicielem producenta statków rakietowych Blue Origin. Nie wiadomo jednak jak Blue Origin może wpłynąć na Project Kuiper. W rzeczywistości, Amazon ujawnił bardzo niewiele o projekcie, poza tym, że planuje oferować niedrogie, szybkie usługi internetowe o niskim opóźnieniu poprzez satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej.

„Nadal jest zbyt wiele miejsc, gdzie dostęp do szerokopasmowego Internetu jest zawodny lub gdzie nie istnieje w ogóle”, starszy wiceprezes Amazon Dave Limp powiedział w oświadczeniu po zatwierdzeniu przez FCC pierwszego uruchomienia Project Kuiper. „Nasza inwestycja o wartości 10 miliardów dolarów stworzy miejsca pracy i infrastrukturę w całych Stanach Zjednoczonych, która pomoże nam wypełnić tę lukę.”

Sprzedaż niedrogich satelitarnych łączy szerokopasmowych klientom indywidualnym na obszarach wiejskich nie wygeneruje wystarczających przychodów, aby wysłać potrzebne satelity w kosmos. Ponownie, każde uruchomienie kosztuje setki milionów dolarów, a sprzedaż usług za 40 dolarów miesięcznie do indywidualnych gospodarstw domowych nie może pokryć kosztów początkowych. A nawet wtedy, nie każdy, kto potrzebuje dostępu do Internetu może sobie na to pozwolić. To ekonomiczne wyzwanie jest częścią tego, dlaczego marzenie o zaoferowaniu satelitarnego Internetu każdemu na Ziemi – lub jakiegokolwiek innego rodzaju niezawodnego, szybkiego Internetu – było tak nieuchwytne.

Jest to również powód, dla którego firmy, które odniosły sukces w budowaniu satelitarnych sieci szerokopasmowych, podeszły do tego wyzwania z różnych stron. Viasat, na przykład, spędził lata budując biznes korporacyjny, sprzedając pasmo dla wojska i rządów, nie wspominając o pomocy w uzyskaniu Wi-fi w samolotach. Teraz, firma twierdzi, że popyt na rynku konsumenckim jest na wzrost i po prostu eksplodował od pandemii hit. I że zapotrzebowanie niekoniecznie pochodzi z najbardziej odległych obszarów.

„Okazuje się, że wiele z popytu ma tendencję do być wokół głównych obszarów metropolitalnych,” powiedział Viasat CEO Mark Dankberg. „Na rynkach o najwyższym popycie – na Środkowym Zachodzie, na Południowym Wschodzie – nie mamy przepustowości przez dwa lata. Więc nie możemy mieć tylu więcej klientów, dopóki nie dostaniemy naszego następnego satelity.” Dankberg dodał Viasat rozwija technologię, która obejmowałaby połączenie jego istniejących satelitów geosynchronicznych z własnymi satelitami na niskiej orbicie okołoziemskiej, a także sieci komórkowych, dla szybszych, niższych połączeń latency.

Jak Recode’s Emily Stewart niedawno wyjaśnił, dostęp szerokopasmowy nie jest tylko problemem w wiejskiej Montanie. Nawet w centrach miast i na przedmieściach, infrastruktura oferująca szybki dostęp do Internetu albo nie istnieje, albo jest zbyt droga dla wielu ludzi, aby sobie na nią pozwolić. Oznacza to, że nowe opcje, w tym internet kosmiczny, mogłyby połączyć miliony Amerykanów szybciej niż zajęłoby to rozbudowanie istniejącej infrastruktury naziemnej.

To nie sprawia, że zapewnienie dostępu do tych w odległych regionach staje się mniejszym priorytetem, a rządowe programy subsydiowania pomagają sprawić, by tak się stało, choć powoli. Przypadkowo, tak jak pandemia popchnęła kraj do zamknięcia, FCC uruchomiła swój Rural Digital Opportunity Fund, który zapewni do 16 miliardów dolarów firmom telekomunikacyjnym, które rozszerzają dostęp do Internetu na obszarach wiejskich. SpaceX złożył wniosek o finansowanie, chociaż musi udowodnić, że jego usługa oferuje niskie opóźnienia i wysokie prędkości wymagane przez agencję, aby uzyskać pieniądze. Viasat otrzymał 87,1 mln dolarów dofinansowania z podobnego programu FCC w zeszłym roku.

Again, w przypadku braku finansowania rządowego, firmy takie jak SpaceX i Amazon są w wyjątkowej pozycji, aby objąć prowadzenie w branży satelitarnych usług szerokopasmowych, ponieważ budowa takiej infrastruktury przyda się z innych powodów. SpaceX jest w wiodącej pozycji, jeśli chodzi o dostarczanie swoich satelitów na niską orbitę okołoziemską. Korzyści z posiadania przez Amazon własnej satelitarnej sieci szerokopasmowej również wydają się oczywiste. Kiedy wejdzie do sieci, Projekt Kuiper może być natychmiastowym dobrodziejstwem dla firmy AWS.

„Amazon jest zasadniczo, efektywnie będzie swoim własnym największym klientem, aby naprawdę napędzić pompę dla strumienia przychodów”, powiedział Beheshti, który jest również starszym członkiem Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników. „A potem, oczywiście, dodatkowe strumienie przychodów będzie pochodzić z mieszkalnych indywidualnych konsumentów.”

Korzyści z satelitarnych usług internetowych były oczywiste od lat. Jednak od lat, firmy zmagają się, aby te ambicje spełniają rzeczywistość. To nie jest z braku prób – i próbuje kreatywnych podejść, zbyt. Alphabet kontynuuje projekt o nazwie Loon, który rozpoczął się jako eksperyment Google około 10 lat temu. Loon polega na użyciu balonów na dużych wysokościach, które wysyłają dostęp do Internetu do obszarów wiejskich. Po wdrożeniu w Puerto Rico po huraganie Maria, flota balonów Loon rozpoczął dostarczanie usług do milionów ludzi w Kenii w lipcu, oznaczając pierwsze komercyjne zastosowanie technologii.

Tymczasem, Facebook miał swoje własne dalekosiężne plany. Jego inicjatywa o nazwie Internet.org, który ma na celu podłączenie całej planety poniósł dużą porażkę w 2016 roku, kiedy rakieta SpaceX niosąc satelitę przeznaczonego do dostarczania dostępu do Internetu do Afryki Subsaharyjskiej eksplodował na wyrzutni. Był też Project Aquila, który zakładał wysłanie napędzanych energią słoneczną dronów 60 000 stóp w atmosferę, aby połączyć obszary wiejskie. Firma porzuciła ten projekt w 2018 r.

Duże firmy internetowe, takie jak Facebook i Google, również stanęły w obliczu backlashu dla swoich wzniosłych projektów łączności. Podczas gdy projekty takie jak Loon i Internet.org są rozliczane jako inicjatywy charytatywne, aby służyć dobru publicznemu, krytycy twierdzą, że stoją one naruszają zasady neutralności sieci i służą najlepszym interesom firm, a nie interesom publicznym. Po tym wszystkim, wolne lub tanie usługi internetowe z Facebook lub Google może po prostu kierować miliardy ludzi do produktów i usług Facebook i Google, Balkanizing Internet, jak wiemy it.

Z wszystkich tych wysiłków, są zobowiązani do być więcej niepowodzeń, a może więcej backlash, w przyszłości. Cel Elona Muska, aby zaoferować szybkie łącze szerokopasmowe dla każdego na Ziemi, jest wzniosły. Wiemy, że coś takiego jest technicznie możliwe. Jest to kosztowne, a wielu mądrych ludzi zastanawia się, jak za to zapłacić, podczas gdy inne obiecujące technologie, takie jak 5G, nadal się rozwijają. Ale jeśli cokolwiek miałoby zmotywować do tak ogromnego zakłócenia w biznesie usług internetowych, pandemia powinna to zrobić. Nigdy wcześniej nie byliśmy tak bardzo zależni od łączności. Być może będziemy musieli opuścić planetę Ziemia, aby ją zdobyć.