Pandemin påskyndar rymdens internetkapplöpning

I stora delar av USA och världen finns det miljontals människor som inte har tillförlitlig tillgång till internet. Dessa människor utan uppkoppling finns inte bara på avlägsna platser som den amerikanska landsbygden, Nya Zeeland eller Afrika söder om Sahara. Det finns gott om människor som bor i täta stadskärnor med begränsad tillgång till bredband till överkomligt pris. Covid-19-pandemin har gjort att utmaningen att få alla uppkopplade har blivit alltmer brådskande, och även om företag som Google och Facebook har lanserat långsökta idéer för att lösa problemet är den internetteknik som är mest lovande också en teknik som redan är beprövad: satellitbaserat bredband.

I början av mars, bara några dagar innan städer över hela USA stängdes ner på grund av pandemin, delade Elon Musk med sig av de senaste detaljerna om sin plan för att bygga en satellitbaserad bredbandstjänst som kallas Starlink. Vid en satellitkonferens i Washington DC beskrev Musk hur en konstellation av Starlink-satelliter kommer att ”blinka” när de går in i låg omloppsbana runt jorden. Som de beskrivs låter de nästan som glitterstrimmor på natthimlen, eller magiska band av flygande prylar som kan stråla ner internet till vem som helst på planeten.

Kombinerat med förbättringar av befintlig teknik som DSL, kabel och fiber – för att inte tala om 4G- och 5G-cellulära nätverk – kan futuristiskt satellitbredband överbrygga den digitala klyftan i USA och på andra platser. Och eftersom pandemin har lett till en explosionsartad efterfrågan på bättre och mer allmänt tillgängliga internetanslutningar verkar snabba framsteg mer oundvikliga än någonsin.

Musks nya satelliter gick upp på nätet i början av september och gav betatestare nedladdningshastigheter som konkurrerar med markbundet bredband. SpaceX har nu satt 700 Starlink-satelliter i omloppsbana under de senaste 16 månaderna och har planer på att leverera så många som 30 000 fler under de närmaste åren. Fler satelliter innebär mer bandbredd och högre hastigheter, och så småningom, säger SpaceX, skulle dess satellitkonstellationer i låg omloppsbana kunna leverera höghastighetsinternet till hela USA. Amazon, Facebook och flera nystartade företag har gett liknande löften under de senaste åren.

Konceptet med satellitbaserade internettjänster är faktiskt flera decennier gammalt. Den innovativa satellitteknik i låg omloppsbana som utvecklas av SpaceX och andra kan dock bli avgörande, om inte omvälvande, för allt från telemedicin till distansundervisning på platser som inte redan är uppkopplade.

Bredband via satellit kan också bli mycket lönsamt för det företag som kommer på det först. Man skulle kunna tänka sig att Amazon använder satellitbredband för att öka sin verksamhet inom Amazon Web Services (AWS), eller att Facebook använder det för att se till att fler människor får tillgång till sin plattform. Och om Musk får sin vilja igenom kommer hans Starlink-konstellationer att generera miljarder dollar i vinst för att finansiera hans uppdrag att kolonisera Mars.

Det här låter futuristiskt, men satellitbredband är redan en mycket verklig sak. Faktum är att om du någonsin har anslutit dig till wifi på ett flygplan eller kryssningsfartyg har du förmodligen använt det. Den grundläggande idén är att markstationer som är anslutna till Internet, så kallade gateways, kan skicka data upp till en satellit som sedan vidarebefordrar dessa data till antenner någon annanstans på marken – eller på ett fartyg eller flygplan.

Problemet med denna tekniska bedrift är att det hela är väldigt dyrt. Det kan kosta hundratals miljoner dollar att skjuta upp satelliter i rymden, och då tar man inte ens hänsyn till vad som krävs för att ta sig över de rättsliga hindren. Många företag har försökt och misslyckats med att knäcka affärsmodellen under de senaste 20 åren. Men ganska plötsligt har spelet om internet i rymden förändrats.

”Covid-19-krisen har avsevärt ökat uppmärksamheten på och investeringarna i satellitteknik”, säger Babak Beheshti, dekanus för College of Engineering and Computing Sciences vid New York Institute of Technology, till Recode. Beheshti tillade att antalet uppskjutningar hade tiofaldigats från förra året till i år. ”Varför? Därför att skolor, lokala myndigheter och andra plötsligt behövde ha tillgång till bredbandsinternet i områden där det egentligen inte fanns någon infrastruktur på plats.”

Detta kan låta som ett bevis på att satellitbredband äntligen är på väg att lösa den digitala klyftan, men situationen är fortfarande svag. Samtidigt som SpaceX började skjuta upp sina Starlink-satelliter fick Amazon i juli tillstånd från Federal Communications Commission (FCC) att skjuta upp 3 236 satelliter i låg omloppsbana för en egen konstellation kallad Project Kuiper. Under tiden kan långvariga ledare inom satellitbredbandsbranschen, som Viasat, inte få upp nya satelliter i luften tillräckligt snabbt för att hålla jämna steg med efterfrågan. Och på vägen dit lovar den federala regeringen miljarder dollar i bidrag till företag som tillhandahåller bredband till den amerikanska landsbygden.

På sätt och vis har drömmen om att ansluta alla människor på jorden aldrig varit närmare. På andra sätt är det svårt att säga om de senaste innovativa idéerna kommer att drabbas av samma fallgropar som de senaste årens idéer.

Bredband via satellit, kortfattat förklarat

Bredband via satellit är precis vad det låter som: bredbandsanslutning till internet som levereras via satellit. Grundidén har inte förändrats mycket sedan satellit-TV:s storhetstid i slutet av 90-talet, då företagen strålade internetuppkoppling till samma parabol som tog emot din HBO-signal med hastigheter som var snabbare än uppringning men fortfarande långsammare än dagens bredband.

Inom 2020 finns det två huvudsakliga sätt för företagen att leverera bredband via satellit. Den viktigaste skillnaden mellan dem är hur högt satelliterna kretsar. Geosynkrona satelliter, som kretsar omkring 22 000 mil över en fast plats på jordens yta, är en äldre teknik som företag som Viasat använder för bredbandsanslutningar. Du har förmodligen använt denna teknik för wifi på flygplan.

Därefter finns det konstellationer i låg omloppsbana, som består av hundratals, om inte tusentals, mindre satelliter som kretsar mellan 300 och 1 200 mil över jorden. Detta är den metod som fått all uppmärksamhet på sistone och som SpaceX och Amazon använder.

Geosynkrona satelliter är den mer mogna och beprövade tekniken. Viasat och ett företag som heter Hughes, som är det tidigare moderbolaget till DirecTV, har funnits i årtionden. (DirecTV använde faktiskt sina paraboler och sin infrastruktur för att erbjuda en satellitinternet-tjänst som hette DirecPC i slutet av 90-talet.)

Viasat och Hughes är också de två företag som med största sannolikhet erbjuder satellitbaserat bredband i avlägsna delar av USA just nu. Om du är någon som bor i New Hampshires vildmark, där det inte finns några markbundna bredbandsalternativ, kan du få en version av DSL, som fungerar på befintliga koppartelefonledningar, som i stort sett är lika trög som uppringning. Eller så kan du anmäla dig till bredband via geosynkron satellit via Viasat eller Hughes och få hastigheter som är jämförbara med grundläggande bredband: cirka 25 megabit per sekund. Planerna börjar på 40-50 dollar i månaden och blir dyrare om du vill ha mer bandbredd.

Dessa geosynkrona satellitsystem har vissa problem även om de är pålitliga. Det viktigaste är latenstiden. Satelliterna befinner sig tusentals kilometer över jordens yta, så det tar tid för data att färdas – och det kan innebära en liten fördröjning mellan sändning och mottagning. Detta är inget problem om du bara surfar på webben. Det är ett stort problem om du försöker strömma videospel eller ringa videosamtal, något som vi alla gör mer än någonsin tidigare. Tänk bara på TV-nyhetskorrespondenter på distans som måste vänta ett halvt slag mellan när ankaret i studion ställer frågan och när de hör den i öronsnäckan, eftersom signalen färdas upp till en kommunikationssatellit och sedan tillbaka ner till ytan.

konstellationer i låg omloppsbana, som de som SpaceX och Amazon håller på att bygga, lovar att lösa problemet med latenstiden. Eftersom satelliterna befinner sig närmare marken behöver data inte färdas lika långt. Musk säger att detta innebär att SpaceX:s Starlink-satelliter, som kommer att kretsa i en omloppsbana på cirka 340 miles över markytan, kommer att erbjuda låg latenstid, vilket minskar risken för fördröjning. Frågan om latenstid är för övrigt en viktig fråga för FCC och dess beslut att dela ut miljarder dollar i subventioner. Myndigheten säger att den kommer att prioritera nätverk som erbjuder låg latenstid när den delar ut medel.

Det finns fortfarande andra obesvarade frågor om hur snabba och pålitliga de nykonstruerade konstellationerna i låg omloppsbana kommer att vara. Till skillnad från geosynkrona satelliter, som är fixerade ovanför en punkt, kretsar satelliter i låg bana runt planeten var 90-120:e minut. De är utformade för att hålla kontakten med markstationen och slutanvändaren genom att hålla kontakten med varandra, men om denna kedja bryts skulle det störa kontakten. Dessa konstellationer består också av tusentals relativt små satelliter – Starlink-satelliterna väger mindre än 600 pund – vilket innebär att de kräver flera uppskjutningar, vilket är dyrt.

”När fler satelliter sätts upp optimerar de nätverksarkitekturen”, förklarade Manny Shar, analyschef på Bryce Space and Technology. ”Under de närmaste åren bör vi få se ordentliga förbättringar i landsbygdsområden där det verkligen finns begränsad kapacitet och där det finns begränsad konkurrens för att förbättra detta. Så det kommer åtminstone att finnas ett alternativt alternativ som dessa användare på landsbygden kan dra nytta av.”

Shars synpunkt om begränsad konkurrens är viktig. Många delar av USA har till exempel tillgång till långsammare DSL-anslutningar tack vare telefonledningar, men eftersom det är så dyrt att uppgradera denna infrastruktur har de telekombolag som betjänar dessa områden ofta små incitament att göra det. Det gör att invånarna är beroende av en blandning av dåliga trådbundna anslutningar och ofta fläckiga mobilnät.

Ny teknik som 5G skulle kunna ge snabbare mobilhastigheter till avlägsna områden, men det tar tid och pengar att bygga upp den infrastrukturen. Satellitbredband kan däremot sända snabb, tillförlitlig och potentiellt prisvärd internetuppkoppling ner till nästan var som helst på jorden. Detta kräver också tid och pengar, men vad vi ser 2020 är att pandemin lockar till sig alla typer av investeringar i tekniken, vilket innebär att fler satelliter skjuts upp.

Både geosynkrona och satellitbaserade bredbandssystem i låg omloppsbana har för- och nackdelar. Det förstnämnda systemet är redan genomförbart, även om det inte är perfekt. Det senare är lovande, även om det inte har uppfyllts. Men för att nå målet att ansluta fler människor kommer allt att handla om pengar.

Framstegets långsamma marsch

Framtiden för satellitbaserat bredband beror till stor del på vem som kan få ut mest bandbredd i rymden för minst pengar. Varje enskild satellit kan till sin konstruktion erbjuda en begränsad mängd bandbredd, så företagen tillverkar antingen många satelliter som skjuts upp på en gång – som SpaceX gör – eller så investerar de i tekniska förbättringar och skjuter upp nya satelliter med några års mellanrum. Detta är Viasats strategi, och företaget planerar att lansera en ny satellit, Viasat 3, nästa år, som förväntas förbättra nätverket avsevärt. Denna satellit och andra liknande satelliter väger tiotusentals kilo, så dessa uppskjutningar är dyra.

Man kan se det attraktiva i att skjuta upp många mindre satelliter med tiden, särskilt om man är ett företag som SpaceX och äger sina egna raketer. Amazon och dess projekt Kuiper har på liknande sätt fördelen av att ägas av Jeff Bezos, som också äger rakettillverkaren Blue Origin. Det är dock oklart hur Blue Origin kan komma att ingå i Project Kuiper. Faktum är att Amazon har avslöjat väldigt lite om projektet, förutom att man planerar att erbjuda höghastighetsinternet med låg latenstid till överkomliga priser via satelliter i låg omloppsbana.

”Det finns fortfarande för många platser där bredbandstillgången är opålitlig eller inte existerar alls”, sade Amazons vice ordförande Dave Limp i ett uttalande efter FCC:s godkännande av den första uppskjutningen av Project Kuiper. ”Vår investering på 10 miljarder dollar kommer att skapa arbetstillfällen och infrastruktur runt om i USA som kommer att hjälpa oss att överbrygga denna klyfta.”

Att sälja satellitbredband till överkomligt pris till enskilda kunder på landsbygden kommer inte att generera tillräckligt med intäkter för att skicka de nödvändiga satelliterna till rymden. Återigen, varje uppskjutning kostar hundratals miljoner dollar, och att sälja tjänster för 40 dollar i månaden till enskilda hushåll kan inte täcka startkostnaderna. Och även då har inte alla som behöver tillgång till internet råd med det. Denna ekonomiska utmaning är en del av förklaringen till varför drömmen om att erbjuda satellitbaserat internet till vem som helst på jorden – eller någon annan typ av tillförlitligt höghastighetsinternet – har varit så svårfångad.

Det är också därför som de företag som har varit framgångsrika med att bygga upp satellitbaserade bredbandsnätverk har angripit utmaningen från olika vinklar. Viasat, till exempel, ägnade flera år åt att bygga upp en företagsverksamhet, sälja bandbredd till militären och regeringarna, för att inte tala om att hjälpa dig att få wifi på flygplan. Nu säger företaget att efterfrågan från konsumentmarknaden har ökat och att den helt enkelt har exploderat sedan pandemin slog till. Och den efterfrågan kommer inte nödvändigtvis från de mest avlägsna områdena.

”Det visar sig att en stor del av efterfrågan tenderar att finnas runt de stora metropolområdena”, säger Viasats vd Mark Dankberg. ”På de mest efterfrågade marknaderna – i Mellanvästern och Sydöst – har vi haft brist på bandbredd i två år. Så vi kan inte få så många fler kunder förrän vi får nästa satellit.” Dankberg tillade att Viasat håller på att utveckla teknik som skulle innebära att man ansluter sina befintliga geosynkrona satelliter till sina egna satelliter i låg omloppsbana, liksom till mobilnät, för snabbare förbindelser med lägre latenstid.

Som Recodes Emily Stewart nyligen förklarade är bredbandstillgång inte bara ett problem på landsbygden i Montana. Till och med i stadskärnor och förorter finns infrastrukturen för att erbjuda höghastighetsinternet antingen inte eller så är den för dyr för många människor att ha råd med. Detta innebär att nya alternativ, inklusive internet från rymden, skulle kunna ansluta miljontals amerikaner snabbare än vad som krävs för att bygga ut befintlig markbunden infrastruktur.

Det gör det inte mindre prioriterat att ge tillgång till dem som befinner sig i avlägsna regioner, och statliga stödprogram bidrar till att detta sker, om än långsamt. Samtidigt, precis när pandemin drev landet in i ett låst läge, lanserade FCC sin Rural Digital Opportunity Fund, som kommer att ge upp till 16 miljarder dollar till telekombolag som utökar internettillgången i landsbygdsområden. SpaceX har ansökt om finansiering, men måste bevisa att tjänsten har den låga latenstid och de höga hastigheter som myndigheten kräver för att få pengarna. Viasat fick 87,1 miljoner dollar i finansiering från ett liknande FCC-program förra året.

I avsaknad av statlig finansiering har företag som SpaceX och Amazon en unik möjlighet att ta ledningen inom satellitbredbandsindustrin eftersom uppbyggnaden av en sådan infrastruktur kommer att komma väl till pass av andra skäl. SpaceX har en ledande position när det gäller att leverera sina satelliter i låg omloppsbana runt jorden. Fördelen med att Amazon äger sitt eget satellitbredbandsnätverk verkar också uppenbar. När det går i drift kan projekt Kuiper bli en omedelbar välsignelse för företagets AWS-verksamhet.

”Amazon kommer i huvudsak, i praktiken att vara sin egen största kund för att verkligen sätta igång pumpen för intäktsströmmen”, säger Beheshti, som också är en högt uppsatt medlem av Institute of Electrical and Electronics Engineers. ”Och sedan skulle de ytterligare intäktsströmmarna naturligtvis komma från de enskilda konsumenterna.”

Fördelarna med satellitbaserade internettjänster har varit uppenbara i flera år. I åratal har företagen dock kämpat för att förverkliga dessa ambitioner. Det är inte för att de inte har försökt – och försökt med kreativa tillvägagångssätt också. Alphabet fortsätter att driva ett projekt som kallas Loon, som började som ett Google-experiment för cirka 10 år sedan. Loon innebär att man använder ballonger på hög höjd för att stråla ner internettillgång till landsbygdsområden. Efter att ha använts i Puerto Rico efter orkanen Maria började en flotta av Loon-ballonger leverera tjänster till miljontals människor i Kenya i juli, vilket var den första kommersiella tillämpningen av tekniken.

Under tiden har Facebook haft sina egna långsökta planer. Dess initiativ kallat Internet.org som syftar till att koppla upp hela planeten drabbades av ett stort bakslag 2016 när en SpaceX-raket med en satellit som skulle leverera internet till Afrika söder om Sahara exploderade på uppskjutningsrampen. Det fanns också Project Aquila, som gick ut på att skicka soldrivna drönare 60 000 fot upp i atmosfären för att koppla upp landsbygdsområden. Företaget övergav projektet 2018.

Stora internetföretag som Facebook och Google har också fått mothugg för sina högtflygande anslutningsprojekt. Även om projekt som Loon och Internet.org presenteras som välgörenhetsinitiativ för att tjäna det allmänna bästa, menar kritiker att de står i strid med principerna om nätneutralitet och tjänar företagens bästa intresse snarare än allmänhetens. När allt kommer omkring skulle en gratis eller billig internettjänst från Facebook eller Google helt enkelt kunna styra miljarder människor till Facebooks och Googles produkter och tjänster, vilket skulle balkanisera internet som vi känner det.

Med alla dessa ansträngningar kommer det garanterat att bli fler misslyckanden, och möjligen fler motreaktioner, i framtiden. Elon Musks mål att erbjuda höghastighetsbredband till alla på jorden är högt ställt. Vi vet dock att en sådan sak är tekniskt möjlig. Det är dyrt, och många smarta människor funderar på hur man ska betala för det, samtidigt som annan lovande teknik, som 5G, fortsätter att rullas ut. Men om något skulle motivera en sådan enorm störning i internetverksamheten borde pandemin göra det. Aldrig tidigare har vi varit så beroende av uppkoppling. Vi kanske måste lämna planeten Jorden för att få den.