SpaceX má povolení provozovat dalších 7518 satelitů Starlinku a upravilo svůj plán pro úvodní menší konstelaci

březnu 2018 jsme informovali o tom, že SpaceX získalo povolení na vynesení 4425 satelitů, které mají sloužit jejich plánované síti Starlink, jejímž prostřednictvím chce SpaceX nabízet levný internet po celém světě. Od té doby se situace značně změnila, neboť SpaceX upravilo svůj plán a část původní konstelace bude provozovat na výrazně nižší orbitě. Firma zároveň nově získala povolení provozovat dodatečných 7518 satelitů, čímž celkový počet dosáhne téměř 12 000 družic. SpaceX je navíc musí všechny vynést a zprovoznit do 9 let.

Vizualizace první fáze konstelace Starlink (Autor: Mark Handley)

Protože není dobré zbytečně dlouho chodit kolem horké kaše, pojďme rovnou na hlavní novinku dnešních zpráv. Společnost SpaceX aktuálně dostala od FCC (Federal Communications Commission) povolení i na vynesení zbylého počtu 7518 satelitů své sítě Starlink. SpaceX má tedy konečně ve svých rukou povolení na vypuštění všech 11 943 plánovaných satelitů. Zprovoznění celé satelitní sítě je prozatím plánováno zhruba na rok 2025 a SpaceX bude tento projekt stát přibližně 10 miliard dolarů.

Podle původního plánu mělo všech 4425 satelitů obíhat po drahách ve výšce 1100–1300 km, přičemž prvních 1600 satelitů by pracovalo ve výšce 1150 km. Podle nové povolenky FCC SpaceX svůj plán upravilo a 1584 z původních 4425 satelitů bude mít svou pracovní výšku daleko níže, přibližně v 550 km nad mořem. Došlo tedy k malému snížení velikosti plánované konstelace. Sníží se také počet orbitálních rovin, ve kterých těchto 1584 satelitů bude pracovat, z původních 32 jich nově bude jen 24 a v každé rovině bude místo 50 satelitů pracovat 66. Sklon oběžné roviny zůstává stejný, tedy 53°. Plán je satelity vynést do výšky 300–350 km a satelity se na výslednou dráhu ve výšce 550 km dopraví samy pomocí elektrického Hallova motoru.

Nižší pracovní výška mimochodem vysvětluje, proč demonstrační satelity Tintin A a Tintin B nakonec zůstaly na oběžné dráze ve výšce 514 km a nevystoupaly na původně plánovaných 1125 km (nejspíš tedy nešlo o poruchu, jak se spekulovalo). SpaceX v povolence FCC vysvětluje, že „tyto dva protoypy firmě umožnily otestovat komunikační vybavení, lépe pochopit, jak využít výhod nižší oběžné dráhy a nabrat zkušenosti se vzájemnou koordinací dvou nedalekých orbitálních objektů.” Získané lekce z těchto testů pak firma prý aplikovala při vývoji nových verzí svých satelitů.

Nižší pracovní výška úvodní satelitní konstelace má hned několik výhod. Jednou z nich je jejich snazší deorbitace. Po skončení práce budou přesunuty satelity na orbitu s parametry 300 km v perigeu a 550 km v apogeu, na které do 6 měsíců shoří v atmosféře. Pokud budou motory satelitu neaktivní, ale bude možno satelit zorientovat v prostoru tak, aby měl co nejvyšší tření o atmosféru, deorbituje satelit do 3 let z počáteční kruhové orbity ve výšce 550 km. V situaci, kdy nebudou funkční motory ani setrvačníky, dojde k deorbitaci do 5 let (v případě vysoké sluneční aktivity i dříve).

Jak bude probíhat postupné budování satelitní konstelace Starlink (Zdroj: SpaceX)

Další výhodou změněné výšky orbity je i nižší spotřeba paliva pro její dosažení. Nižší oběžná dráha satelitů také znamená, že se sníží latence signálu, což je klíčový parametr internetových služeb. V této výšce bude i vyšší tření o atmosféru, což znamená, že satelit bude muset usilovněji udržovat konstantní výšku, ale nový design Hallova motoru sníží jeho práci na 50 %. V těchto výškách je i nižší radiace, takže jednotlivé prvky družic nebudou muset být tak radiačně odolné. A v neposlední řadě, majitelé a operátoři dalších satelitních konstelací budou méně ovlivněni provozem sítě Starlink.

Za zmínku také stojí tohle video od profesora Marka Handleyho, který pomocí vlastních simulací analyzuje, jaký vliv bude mít snížení provozní výšky satelitů na 550 km:

V nové povolence se objevila další zajímavá informace, která většině novinářů unikla. Ona úvodní konstelace 1584 satelitů totiž nejspíš bude značně zjednodušená a nabrané zkušenosti během jejich vynesení a provozu pak budou průběžně aplikovány na budoucí satelity, které budou pokročilejší a schopnější.

SpaceX v úvodní fázi vynese a zprovozní první generaci satelitů, která bude mít záměrně zjednodušený design, aby umožnila rychlejší vynášení a usnadnila výrobní proces, přičemž u dalších generací budou průběžně přidávány nové funkce. SpaceX bude například nejdříve používat pásmo Ku pro komunikaci mezi satelity a bránami i uživatelskými terminály. Později pak budou přidány čipsety a další technologie umožňující komunikaci s branami v pásmu Ka. SpaceX také bude nejdříve používat parabolické antény pro své pozemní brány, a jak se bude systém vyvíjet, budou zavedeny alternativy využívající fázové pole.

Z jiné části povolenky pak vyplývá, že satelity budou zpočátku vybaveny jen čtyřmi zrcadly pro komunikaci s ostatními satelity místo původních pěti. Z těchto informací dohromady vyplývá, že SpaceX chce satelity začít vynášet co nejdříve a učit se za pochodu. Nebude tedy čekat, až dokončí vývoj potřebných čipů či levných terminálů s fázovými anténami, a místo toho začne vynášet zjednodušené satelity, které dokáže vyrobit už teď, a i když nepůjde o finální produkt se všemi potřebnými funkcemi, získané zkušenosti a data z jejich vynášení, vypouštění a provozu, budou mít nesmírnou cenu pro další vývoj, a takto se firma k těmto datům dostane dříve.

To je ostatně způsob, jakým SpaceX funguje i v oboru raket. Místo aby se spuštěním projektu čekalo až do chvíle, kdy je všechno perfektní, hotové, a stokrát otestované, firma radši udělá test s betaverzí produktu, který následně postupně vylepšuje na základě získaných dat a zkušeností. Příklad je třeba vývoj rakety Falcon 9, kde Block 5 byl v podstatě od začátku cílem, ale než se k němu firma dopracovala, vytvořila několik meziverzí, na jejichž základě upravovala plánovaný finální produkt.

Tímto jsme si tedy vysvětlili upravený plán pro strukturu úvodní konstelace. Nyní se podíváme na dalších 7518 nových satelitů, na které SpaceX právě získalo povolení. To je obrovské množství – pro představu, na oběžné dráze se momentálně nachází zhruba 5000 satelitů. Z pochopitelných důvodů je tedy velkou obavou riziko vesmírného smetí. 7518 satelitů této sekundární konstelace Starlinku bude pracovat ve výškách 335–346 km, kde je odhadovaná životnost družic někde mezi 6 měsíci a 4 roky za předpokladu, že nedojde k jakýmkoliv úpravám pracovní výšky prostřednictvím motoru. Jinými slovy, v případě jakéhokoliv selhání tato velká část konstelace nebude způsobovat dlouhodobé narůstání množství kosmického odpadu. Toto riziko s sebou ponesou pouze satelity pracující ve výškách nad 650 km, kdy doba setrvání na oběžné dráze bude dle FCC vyšší než 25 let.

Hororová představa zaneřádění oběžných drah okolo Země (Zdroj: Outer Places)

Dle povolenky FCC získalo také 4425 satelitů povolení k použití pásma V k již dříve povoleným pásmum Ka a Ku. Pásma V a Ku budou sloužit uživatelům sítě a pásma V a Ka budou sloužit pro „gateway links”, sledování, příkazy a telemetrii. 7518 nově povolených satelitů bude používat pásma V pro všechny účely. Pásmo 37,5–42 GHz bude používáno pro komunikaci vesmír-Země a 47,2–50,2 a 50,4–51,4 GHz pro směr Země-vesmír. Poslední zmíněný pásmový rozsah (50,4–51,4 GHz) je nově povolený, všechna předchozí pásma už obsahovala původní povolenka SpaceX ze srpna 2017.

Odkloňme se ale už od detailního rozboru změn v rámci samotné sítě Starlink a pojďme se podívat na jiné zajímavosti z této oblasti. Jelikož je pořád v platnosti pokyn, že SpaceX musí polovinu svých satelitů (téměř 6000) vynést do 19. listopadu 2024 a zbytek vynést a zprovoznit do 19. listopadu 2027, vyvstává otázka, jak toho SpaceX docílí a kolik peněz to bude stát.

Server gaveshan.com vytvořil cenový odhad, který ale berte s určitou rezervou, protože výsledná nosnost a objem nákladního prostoru lodi Starship (původně BFR/BFS) se můžou změnit. Budeme předpokládat následující interní ceny: 10 milionů dolarů za start Super Heavy Starship a 40 milionů dolarů za start Falconu 9. Pokud Starship vynese při každém startu 240 satelitů a Falcon 9 20 satelitů, bude to znamenat 60 startů lodi Starship a 600 startů Falconu 9. Což vyjádřeno v dolarech znamená, že vynesení celé konstelace pomocí lodi Starship bude stát 600 milionů dolarů a pomocí Falconu 9 nezanedbatelných 24 miliard dolarů. Ve výsledku to však nejspíš dopadne tak, že satelity začne vynášet Falcon 9 (možná už příští rok) a o několik let později začne létat Starship, který by měl celý proces výrazně zrychlit. Nicméně o něco výše jsme zmínili, že SpaceX plánuje nejdříve provozovat zjednodušenou verzi satelitů, která by měla umožnit „rychlejší vynášení”. To by mohlo značit, že úvodní sada satelitů bude o něco menší než ta finální, a tak by Falcon 9 mohl těchto satelitů pobrat více. Počet satelitů, které raketa může vynést, totiž v tomto případě nebude omezen nosností rakety, ale objemem aerodynamického krytu.

Fanouškovská vizualizace vypouštění satelitní konstelace Starlink z lodi Starship. Na hroznu je dle autora 156 satelitů. (Autor: lamontagne / fórum NSF)

Další zajímavou skutečností je fakt, že povolení pro provoz satelitní konstelace nedostalo jen SpaceX. Společnosti Kepler Communications, Leosat a Telesat nově také dostaly povolení vstoupit se svou satelitní sítí na americký trh.

  • Kepler Communications je kanadská společnost, která plánuje vytvoření satelitní sítě čítající 140 družic. Tato společnost vypustila první technologický demonstrátor své satelitní sítě v lednu roku 2018 z Číny na raketě CZ-11. Satelity mají nabídnout globální konektivitu internetu věcí (IOT).
  • Leosat je americká společnost, do které investovaly společnosti Hispasat a JCSat Sky Perfect. Její satelitní konstelace má čítat celkem až 108 satelitů. Tato společnost chce nabídnout vysokorychlostní a zabezpečené internetové připojení po celém světě.
  • Telesat je rovněž kanadská společnost, která plánuje vypustit 117 satelitů, aby vytvořila globální vysokorychlostní internetovou síť s nízkou latencí signálu. Tato společnost také v lednu 2018 vypustila první pokusný satelit pomocí indické rakety PSLV. SpaceX pak v létě 2018 pro tuto společnost vyneslo dva geostacionární satelity – Telstar 18V a 19V.

Mezi další subjekty v této oblasti patří například společnost OneWeb, která má povolení FCC už od loňského roku a plánuje vynesení 882 satelitů. Její první satelity se už pomaličku připravují ke startu z jihoamerického Kourou. Konkrétně k tomu prvnímu dojde v únoru 2019 a nosičem bude ruská raketa Sojuz-ST. Společnost O3b spadá pod SES a plánuje vlastní konstelaci na střední oběžné dráze. O společnosti Iridium a její satelitní konstelaci jsme vydali nedávno článek a chystáme k němu další dva díly.

Video, které vysvětluje, zda je na oběžné dráze dostatek místa pro plánovanou konstelaci:

Na závěr článku bude dobré připojit několik posledních údajů. V srpnu 2018 platilo, že kolem naší modré planety obíhá 4857 satelitů, z nich je ovšem pouze 1980 stále aktivních. Jen za loňský rok přibylo na různých geocentrických drahách 453 nových těles, což se rovná 5 % všech objektů, které kdy byly vyneseny do vesmíru. Celkově bylo do vesmíru za celou dobu vyneseno celkem 8126 objektů, z nichž 22 % bylo vyneseno v posledních 8 letech. Mimochodem, z těchto 453 objektů vynesených loňský rok je z nich na libovolné oběžné dráze již jen 390, takže 14 % z nich už vstoupilo zpět do atmosféry.

Pro SpaceX tedy projekt Starlink už zdaleka není jen teoretickým projektem. Ze strany FCC už od jara běží odpočet a firma má před sebou nepředstavitelně obrovský úkol vynést 12 000 satelitů během 9 let, a tak musí začít dělat nelehká rozhodnutí a pomalu rozpohybovat celý kolos. Upravený plán vynést nejdříve zjednodušené satelity značí, že firma finalizuje konkrétní způsob vynášení úvodní konstelace na raketě Falcon 9 a zároveň je to krok, jak umožnit dřívější testy v reálném provozu. První várka satelitů by podle Elona Muska mohla být vynesena zhruba v polovině příštího roku. SpaceX tvrdí, že potřebuje jen 800 satelitů ke spuštění služby v několika regionech a k tomu by prý mohlo dojít do roku 2021. První fáze čítající 4425 satelitů pak má být dokončena do roku 2024. Tou dobou však začnou dosluhovat první vynesené satelity, takže kromě zbylých 7518 satelitů bude potřeba do roku 2027 vynést také náhrady za ty staré. To bude opravdu možné jen s pomocí nové rakety Super Heavy Starship, která je však podle aktuálních informací na dobré cestě k prvním zkušebním letům.

Zdroj informací: FCC

Jiří Hadač



Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest
30 Komentáře
nejstarší
nejnovější nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře