Vše o konstelaci Starlink

Tento článek bude průběžně aktualizován na základě nejnovějších informací (seznam posledních změn najdete na konci článku). K článku se v budoucnu snadno dostanete z hlavního menu (SpaceX > Vše o konstelaci Starlink).

Poslední aktualizace: 14. 8. 2022
(seznam změn)

Jedním z mnoha grandiózních plánů SpaceX je kromě kolonizace Marsu a rapidní znovupoužitelnosti raket také vybudování obří satelitní konstelace Starlink na nízké oběžné dráze, jejímž prostřednictvím by společnost zajišťovala rychlý internet doslova po celém světě. To by zároveň časem představovalo lákavý zdroj příjmů, který by SpaceX rádo využilo k financování vývoje pokročilejších raket a kosmických lodí.

Přeskočit na sekci:

Účel Starlinku

Internetové připojení, které satelitní konstelace Starlink zprostředkovává, využijí především odlehlé a rozvojové oblasti, kde lidé nemají snadný přístup k internetu. Starlink také konkuruje poskytovatelům internetu v oblastech, kde lidé připojení už mají, ale je drahé nebo pomalé. Podle OSN v současnosti zhruba polovina světové populace nemá přístup k internetu, takže potenciální trh je obrovský. Vzhledem k omezené kapacitě jednotlivých satelitů však služba není primárně určena pro hustě obydlené oblasti, jelikož v nich je možné obsloužit jen zlomek obyvatel.

SpaceX si od Starlinku slibuje hlavně významný zdroj příjmů, které pak může využít pro vývoj stále pokročilejších raket a lodí, jako je Starship. Roční příjmy SpaceX ze startů raket budou výhledově dosahovat maximálně 3 miliard dolarů, ale příjmy z poskytování internetového připojení přes Starlink by se prý mohly pohybovat kolem 30 miliard. Elon Musk by si rád ukrojil 3–5 % z celosvětových příjmů v oboru telekomunikací, které dosahují přibližně 1 bilionu dolarů (tisíc miliard). SpaceX se však nesnaží vyšachovat existující operátory, spíše s nimi bude spolupracovat.

Historie projektu

Elon Musk v Seattlu v roce 2015 během představení plánů na vytvoření internetové konstelace (Foto: GeekWire)

Společnost oznámila plány na vybudování konstelace Starlink už v lednu 2015, ale následně o ní firma dlouho nemluvila. Roušku tajemství odhalila až před startem první várky satelitů v rámci mise Starlink-1 (Starlink v0.9) v květnu 2019. Jméno Starlink je podle Elona Muska inspirováno románem Hvězdy nám nepřály.

Koncepce celé konstelace v průběhu let prošla výraznými změnami. SpaceX původně plánovalo konstelaci tvořenou 4425 satelity ve výšce 1110–1325 km nad zemí, které by později doplnila sada dalších 7518 satelitů umístěných na orbitách ve výšce kolem 320 km. Povolení od FCC pro provoz prvních 4425 satelitů společnost získala v březnu 2018, čímž došlo ke spuštění důležitého odpočtu. FCC totiž udělení licencí podmiňuje tím, že zájemci musejí do 6 let od získání prvotního povolení vynést polovinu plánovaných satelitů. FCC zároveň požaduje, aby všechny satelity byly na oběžné dráze do 9 let. Pokud firmy termíny nestihnou, hrozí, že získají povolení k provozu pouze tolika satelitů, kolik jich bylo v době vypršení času na orbitě.

SpaceX pak v listopadu 2018 získalo od FCC povolení také na vynesení a provoz zbylých 7518 satelitů. Spolu s tím SpaceX požádalo o úpravu předchozího povolení. Z původních 4425 satelitů totiž v dané výšce firma nakonec plánovala provozovat jen 2825 satelitů, zároveň ale přidala 1584 satelitů na orbitu ve výšce 550 km. Ve výsledku tedy měla kompletní plánovaná konstelace čítat 11 924 družic.

V dubnu 2020 pak SpaceX zažádalo o další úpravu původní provozní licence, tentokrát ale šlo o výraznou změnu rozmístění konstelace na orbitě. SpaceX totiž chce 2825 družic, které měly původně být ve výškách 1110–1325 km, nakonec provozovat v poloviční výšce 540–570 km. Mezi hlavní přínosy této změny patří rychlejší pasivní deorbitace satelitů, nižší latence internetového připojení a lepší pokrytí polárních oblastí. Žádost byla schválena v dubnu 2021 i přes protesty řady konkurenčních společností.

Start mise Starlink v1-28, která vynesla poslední várku družic Starlink v1.0 pro první orbitální slupku (Foto: SpaceX)

V květnu 2020 SpaceX podalo žádost u FCC popisující plány na druhou generaci sítě Starlink. Elon Musk naznačil, že druhá generace satelitů by mohla být schopná velmi nízké latence kolem 8 ms. Tento nový typ družic navíc má být výrazně větší (délka 7 metrů a hmotnost 1250 kg), a proto má být vynášen výhradně pomocí rakety Starship. Větší družice budou schopny generovat více elektrické energie a umožní „o řád vyšší“ přenosovou kapacitu. Časem také můžou satelity obsahovat dodatečný náklad (například kamery nebo vysílače a senzory pro jiný účel než přenos dat). Satelity druhé generace jsou navíc už od začátku navrhovány tak, aby co nejvíce snížily světelnou odrazivost a tím minimalizovaly dopady na astronomii (viz níže).

Konstelaci druhé generace bude tvořit 29 998 družic ve výškách 340–614 km. Tato síť druhé generace podle SpaceX nemá nahradit stávající konstelaci Starlink, ale bude ji doplňovat. Obě generace budou provozovány souběžně, přičemž uživatelské terminály budou schopné komunikace s oběma typy družic. SpaceX to přirovnává k tomu, jak mobilní operátoři provozují více než jednu generaci sítí (například 3G a 4G).

Druhá generace konstelace Starlink v konfiguraci optimalizované pro Starship (Zdroj: SpaceX)

Popis satelitní konstelace

Detail aerodynamického krytu během mise Starlink-1 (Foto: Marcus Cote)

SpaceX tedy momentálně má povolení pro provoz 11 926 družic ve výšce 570 km nebo níže, a to v konfiguraci rozdělené do několika orbitálních slupek:

  • Slupka 1 – 1584 satelitů ve výšce 550 km, rozdělených po 22 satelitech do 72 orbitálních rovin s inklinací 53° (tyto družice typu v1.0 byly vynášeny od listopadu 2019 do května 2021 a představují první fázi projektu)
  • Slupka 2 – 720 satelitů ve výšce 570 km s inklinací 70° (první várka těchto družic byla vynesena v září 2021 v rámci mise Starlink 2-1)
  • Slupka 3 – 348 satelitů ve výšce 560 km s inklinací 97,6° (pár zkušebních družic bylo na tento typ orbity vyneseno v rámci sdílených misí Transporter a pravidelné vynášky začaly misí Starlink 3-1)
  • Slupka 4 – 1584 satelitů ve výšce 540 km, rozdělených po 22 satelitech do 72 orbitálních rovin s inklinací 53,2° (tyto družice byly poprvé vyneseny v listopadu 2021 a šlo o vylepšený typ v1.5 vybavený laserovými pojítky)
  • Slupka 5 – 172 satelitů ve výšce 560 km s inklinací 97,6° (ty budou nejspíš vyneseny jako poslední v rámci první fáze budování sítě)
  • Dalších 7518 satelitů ve výšce kolem 320 km (ty možná budou vyneseny až později v rámci druhé generace sítě)

Aktuální způsob rozmístění družic v první fázi konstelace Starlink (Zdroj: SpaceX)

Konstelace Starlink tedy bude opravdu obří – po jejím dokončení bude čítat skoro 12 000 satelitů a v případě schválení druhé generace sítě ještě více. Pro představu, v roce 2019 Zemi obíhalo 1957 funkčních satelitů CELKEM, konstelace SpaceX tedy počet aktivních satelitů na oběžné dráze rovnou zněkolikanásobí.

Satelity Starlink se budou nacházet na nízké oběžné dráze ve výšce 320–570 km a od verze v1.5 jsou vzájemně propojeny pomocí laserů (první generace družic, která byla vynášeny v rámci misí „Starlink v1“, však lasery ještě nedisponovala). Konstelace svým signálem postupně pokryje celý povrch Země v pásmech Ku (12–18 GHz), Ka (26,5–40 GHz) a V (40–75 GHz).

Pásma V a Ku slouží uživatelům sítě a pásma V a Ka slouží pro spojení s pozemními branami, sledování, příkazy a telemetrii. 7518 satelitů umístěných na velmi nízké oběžné dráze bude používat pásma V pro všechny účely. Rozpis konkrétních frekvencí pásem, které Starlink využívá nebo bude využívat:

  • Přenos ze satelitu k uživatelským terminálům: 10,7 – 12,7 GHz + 37,5 – 42,5 GHz
  • Přenos ze satelitu k pozemním bránám: 17,8 – 18,6 GHz + 18,8 – 19,3 GHz + 37,5 – 42,5 GHz
  • Přenos z terminálů k satelitům: 14,0 – 14,5 GHz + 47,2 – 50,2 GHz + 50,4 – 51,4 GHz
  • Přenos z bran k satelitům: 27,5 – 29,1 GHz + 29,5 – 30,0 GHz + 47,2 – 50,2 GHz + 50,4 – 51,4 GHz
  • Sledování, telemetrie a příkazy směrem dolů: 12,15 – 12,25 GHz + 18,55 – 18,60 GHz + 37,5 – 37,75 GHz
  • Sledování, telemetrie a příkazy směrem nahoru: 13,85 – 14,00 GHz + 47,2 – 47,45 GHz

Satelity komunikují buď přímo s uživatelskými terminály (viz sekci níže) nebo pozemními branami, které jsou obvykle umístěny u významných uzlů stávající internetové infrastruktury. V listopadu 2019 mělo SpaceX povolení pro provoz prvních šesti bran, které jsou umístěny na různých místech v USA. Tyto zkušební brány pracují v pásmu Ku a SpaceX je používá „pro přesun dat mezi svými satelity první generace a pozemními internetovými výměnnými body“. Například brány u města North Bend jsou umístěny vedle zařízení společnosti Level 3 Communications, která provozuje internetovou páteřní síť. SpaceX dále provozuje pozemní stanice pro sledování a přenos telemetrie. Tato zařízení byla postupně vybudována i v dalších světových regionech. Jejich přehled najdete na této mapě.

Antény pro Starlink u města Merrillian ve Wisconsinu (Foto: /u/darkpenguin22)

Aby se uživatel na zemi mohl připojit k satelitům první generace (v1.0), které ještě nejsou vybaveny laserovými pojítky, musí se nacházet v dosahu některé z těchto pozemních bran. Není tedy možné se například připojit ke Starlinku uprostřed oceánu, kde žádné pozemní stanice nejsou. SpaceX však od června 2021 vynáší už pouze družice v1.5 vybavené lasery, a tak jakmile bude těchto satelitů na orbitě dostatečný počet, bude možné se přes Starlink připojit k Internetu i z míst, která se nenacházejí v blízkosti pozemních stanic.

Ve srovnání s klasickou sítí má satelitní internet výhodu v tom, že světlo putuje optickým kabelem pomaleji než volným prostorem (navíc data musejí po cestě projít mnoha mezibody, které ve výsledku nepředstavují fyzicky nejkratší trasu). To by v případě Starlinku s družicemi vybavenými lasery mělo umožnit rychlejší odezvu při komunikaci na velké vzdálenosti.

Elon Musk prozradil, že síťový protokol Starlinku je jednodušší než IPv6 a přenášená data navíc jsou kompletně šifrovaná na úrovni firmwaru.

Parametry internetového připojení

SpaceX uvádí, že časem bude možné dosáhnout přenosových rychlostí až 10 gigabitů za sekundu s velmi nízkou latencí kolem 8 milisekund. To by bylo lepší nebo alespoň srovnatelné i s nejlepším připojením přes pozemní optickou síť. Prozatím jsou reálné parametry připojení přes Starlink o něco horší, avšak postupně se mají zlepšovat spolu s tím, jak budou vynášeny vylepšené satelity a bude růst celkový počet aktivních družic, které jsou součástí konstelace.

Na konci roku 2021 hlásili uživatelé služby Starlink celosvětově průměrnou rychlost stahování kolem 150 Mb/s a průměrnou rychlost uploadu kolem 16 Mb/s. Ping neboli zpoždění signálu mezi uživatelem a cílovým serverem se pohybovalo kolem 45 milisekund. To jsou lepší parametry, než které má k dispozici většina lidí na světě. Zároveň je odezva dostatečně nízká pro videohovory nebo pro hraní online her citlivých na rychlost odezvy.

Nadprůměrně vysoká naměřená rychlost internetového připojení Starlink od jednoho z kanadských betatesterů. (Zdroj: /u/getballed)

Oproti tomu současné metody satelitního připojení k internetu, které nabízejí jiné satelitní společnosti (např. Viasat nebo HughesNet), jsou obvykle výrazně pomalejší a jejich hlavní nevýhodou je vysoký ping na úrovni 600 milisekund či více, což je způsobeno tím, že jejich satelity jsou umístěny na geostacionární dráze ve výšce kolem 35 000 km. To už je do jisté míry omezující i při běžném používání, o hraní stříleček nemluvě. Tradiční služby navíc využívají jen hrstku satelitů, které mají omezenou kapacitu, a tak obvykle umožňují každý měsíc přenést pouze určité množství dat plnou rychlostí (FUP) a po překročení tohoto limitu v řádu několika gigabajtů se přenosové rychlosti výrazně sníží až do dalšího měsíce. Oproti tomu Starlink alespoň prozatím nijak neomezuje množství dat, které může každý uživatel přenést.

Geostacionární satelit (GEO) dokáže pokrýt velkou oblast, ale daní za to je řádově vyšší latence signálu ve srovnání s družicí na nízké oběžné dráze (LEO). Zdroj: Via Satellite

Službu Starlink je možné za příplatek používat i mimo registrovanou adresu bydliště, avšak uživatel se musí smířit s tím, že jeho data mají nižší prioritu oproti zákazníkům, kteří se z dané oblasti připojují ze své primární adresy.

Antény Starlinku jsou také schopné udržovat spojení s družicemi i za pohybu, což umožňuje připojení lodí, letadel či velkých vozidel, jako jsou karavany, kamiony nebo autobusy. Už na podzim 2019 SpaceX demonstrovalo, že je síť Starlink schopna přenášet data rychlostí až 610 Mb/s do pohybujícího se armádního letounu C-12. Firma navíc dlouho testovala Starlink na své vlastní námořní flotile. V létě 2022 pak SpaceX oznámilo komerční službu Starlink Maritime určenou pro provozovatele lodí. Zároveň firma uzavřela dohody s prvními aerolinkami, které budou nabízet připojení přes Starlink cestujícím na palubách svých letadlech.

Systém Starlink na lodi (Foto: SpaceX)

Satelity

Vývoj a výroba satelitů pro Starlink probíhá v pobočce SpaceX v Redmondu poblíž Seattlu a momentálně není v plánu výrobu přesunout jinam. Výroba prvních 60 satelitů zabrala „pár měsíců“, avšak začátkem ledna 2020 už SpaceX vyrábělo 7 satelitů denně.

Satelity jsou jako první v historii vybaveny iontovými motory, které využívají krypton. Krypton je méně efektivní než tradiční xenon, takže jsou potřeba větší nádrže, ale zato je 10krát levnější. Specifický impuls motoru je kolem 1500 sekund. Motory jsou využívány k přesunu satelitů na cílovou orbitu, následné manévrování a také deorbitaci na konci životního cyklu.

Jelikož je iontový motor fixní a nemůže směrovat svůj tah, řízení satelitů na orbitě zajišťuje sestava gyrostatů (setrvačníků).

Satelity dokáží určit svou pozici pomocí GPS a zařízení pro sledování hvězd, které si SpaceX samo vyvinulo. Díky tomu dokáží lépe směrovat svůj signál a také se automaticky vyhýbat odpadu a ostatním družicím na oběžné dráze. Informace o pozicích těchto objektů družice získávají z databáze NORADu.

Zařízení pro určení pozice podle hvězd (Zdroj: SpaceX)

Vypuštění satelitů probíhá několika různými způsoby podle potřeb dané mise. Například u první mise došlo k vypuštění družic ve výšce 450 km, avšak SpaceX v říjnu 2019 podalo žádost o možnost vypouštět satelity u budoucích misí už ve výšce 280 km. Tento způsob byl použit u tří prvních misí s družicemi Starlink v1, ale od mise v1-4 byl nahrazen přímým vypouštěním družic na eliptickou orbitu s přibližnými parametry 212 km x 386 km x 53°. U dalších misí pak SpaceX střídalo různé způsoby vypuštění družic.

Družice Starlink před vypuštěním na orbitu (Foto: SpaceX)

Samotný proces vypuštění družic je hodně unikátní. Horní stupeň se pomalu roztočí podél horizontální osy (rychlostí 3 stupňů za sekundu) a po oddělení satelitů od rakety se o jejich rozprostření postará moment setrvačnosti. Systém neobsahuje žádné pružiny. Satelity do sebe během vypouštění můžou lehce drknout, ale prý jsou na to stavěny.

Znázornění způsobu vypouštění družic Starlink. Druhý stupeň se nejdříve mírně roztočí a vzniklá odstředivá síla družice po vypuštění rozprostře. (Autor: Tony Bela)

Každý z 60 satelitů vynesených v rámci mise Starlink-1 měl podle SpaceX hmotnost 227 kg. Jednalo se však spíše o nefinální prototypy (v0.9) a už u příští mise Starlink v1-1 hmotnost satelitů vzrostla na 260 kg spolu se zvýšením jejich přenosové kapacity (šlo o družice v1.0). V roce 2021 pak začaly být vynášeny vylepšené družice typu v1.5, které jsou už vybaveny laserovými pojítky a mají o něco vyšší hmotnost kolem 300 kg. Místo 60 družic tak dokáže Falcon 9 najednou vynést jen maximálně 53 družic.

Satelity jsou velice ploché, aby jich bylo možné do aerodynamického krytu rakety umístit co nejvíce. Odhadovaná velikost těla družice je 2,8 m x 1,4 m. Každá je vybavena jen jedním skládacím solárním panelem tvořeným standardizovanými fotovoltaickými články. Panel má přibližné rozměry 2,8 m x 10 m.

Oficiální render satelitu Starlink s rozloženým solárním panelem (Zdroj: SpaceX)

Každý satelit je vybaven čtyřmi výkonnými anténami fungujícími na principu „phased array“ (sfázované pole) a dále také dvěma parabolickými anténami. Pokročilejší verze v1.5 už je také vybavena lasery pro spojení mezi satelity na orbitě. SpaceX prozradilo, že už během roku 2020 vyneslo pár zkušebních družic, s kterými provedlo orbitální testy laserového spojení. Další zkušební družice s lasery byly vyneseny v rámci sdílených misí Transporter-1 a Transporter-2. Mise Starlink 2-1 v září 2021 pak představovala první vyhrazený start, při kterém byla vynesena plná várka 51 družic s lasery.

Oficiální vyobrazení laseru na satelitu Starlink (Zdroj: SpaceX)

Jeden satelit Starlink ve variantě v1.0 má podle SpaceX přenosovou kapacitu 20 Gb/s. Budoucí generace družic by však měly nabízet výrazně vyšší kapacitu.

Oficiální render satelitu Starlink s detailem antén (Zdroj: SpaceX)

Elon Musk v roce 2019 uvedl, že vynesení satelitů stojí víc než jejich výroba, z čehož se dá odvodit, že výroba jednoho satelitu tehdy vyšla maximálně na 500 tisíc dolarů (v reálu to však nejspíš bude o dost méně). Satelity jsou relativně levné, protože si je SpaceX vyrábí samo a při tolika vyprodukovaných kusech se projeví úspory z rozsahu.

Očekává se, že satelity budou po 5 letech zastaralé, a tak budou průběžně nahrazovány novými generacemi. Krátká životnost snižuje náklady na každý satelit a umožňuje rychlejší míru modernizace celé konstelace. Zároveň společnost může pružněji reagovat na měnící se požadavky zákazníků.

Uživatelské terminály

Koncový uživatel se k satelitům připojuje pomocí speciálního terminálu, který se skládá z antény a Wi-Fi routeru. První verze antény měla tvar placatého talíře s průměrem 48 cm. Toto zařízení disponuje elektronicky směrovatelnou sfázovanou anténou („phased array“). Přepínání mezi různými satelity na obloze je nepostřehnutelné. Terminál potřebuje přímý výhled na oblohu a funguje i za pohybu. SpaceX usiluje o to, aby stál maximálně 200 dolarů (cca 5000 Kč), ale na začátku stála jeho výroba 3000 dolarů. Firma jej však přesto prodávala zákazníkům jen za 499 dolarů. SpaceX pak postupně srazilo výrobní náklady na přibližně 1200 dolarů a na konci roku 2021 byl představen nový typ terminálu, který je menší, lehčí a má obdélníkový tvar. Zároveň by jeho výroba měla být zhruba o polovinu levnější, přičemž náklady mají časem dále klesat.

Instalace je velmi snadná – stačí zařízení zapojit do zásuvky a umístit někam, kde má anténa výhled na oblohu bez překážek. Nastavení probíhá přes mobilní aplikaci.

V únoru 2019 firma podala žádost u telekomunikačního úřadu FCC o povolení provozovat až milion těchto uživatelských terminálů na území Spojených států. Žádost byla schválena v březnu 2020. Později SpaceX požádalo o rozšíření licence na 5 milionů terminálů.

Komunikace mezi satelity a terminály je ovlivněna počasím (déšť, hustá oblačnost apod.), ale z reálného testování to vypadá, že spojení funguje dobře i při zatažené obloze a během sněžení. Anténa je navíc vybavena vyhříváním, aby nedocházelo k usazování sněhu a ledu.

Anténa je vybavena motorky pro automatické zajištění optimálního natočení podle aktuální potřeby. Anténa první generace byla připojena k adaptéru pomocí ethernetového kabelu („Power over Ethernet“) a tento adaptér byl připojen napájecím kabelem do elektrické sítě a zároveň k Wi-Fi routeru pomocí dalšího ethernetového kabelu. Proces instalace a nastavení je extrémně jednoduchý a je při něm využívána mobilní aplikace. Co se týče Wi-Fi routeru, první generace měla trojúhelníkovitý tvar a podporovala vysílání v pásmech 2,4 GHz i 5 GHz a nejspíš jej vyráběla tchajwanská firma Wistron NeWeb Corp.

Nová generace terminálu spojila napájecí adaptér a Wi-Fi router do jednoho zařízení. Zároveň je toto zařízení „2v1“ nově voděodolné (IP54) a dokáže fungovat při stejných teplotách jako anténa (-30 až 50 °C). Router první generace byl oproti tomu určen jen pro provoz pod střechou při teplotách 0 až 30 °C. Nový router je však podle SpaceX „konfigurován pro použití uvnitř“, takže se asi i přes zvýšenou odolnost nedoporučuje provozovat ho venku na mraze. Byl však odstraněn ethernetový konektor a standardně dodávané zařízení tedy nyní nabízí pouze připojení přes Wi-Fi. Pokud se tedy uživatel chce k internetu připojit spolehlivějším kabelem nebo třeba použít jiný než standardní router, musí si přikoupit speciální adaptér. Na druhou stranu, nový router je vybaven technologií 3×3 MU-MIMO, zatímco původní generace měla jen 2×2, takže připojení přes Wi-Fi by mělo být o něco rychlejší a spolehlivější.

Na začátku roku 2022 pak SpaceX představilo dražší tarif Starlink Business (dříve nazýván Premium). Ten je určen pro firmy a využívá odlišný terminál a router. Anténa Business je oproti té standardní větší, nabízí zhruba dvojnásobné přenosové rychlosti a lze ji provozovat v širším rozsahu teplot. Navíc je odolnější. jelikož má certifikaci IP56 místo IP54. Zároveň je však pětkrát dražší (2500 dolarů). Dva terminály tohoto typu jsou poskytovány také v rámci služby Starlink Maritime určené pro lodě.

Objevily se také první fotky antén Starlink, které budou instalovány na letadlech. Anténa má nabízet rychlost 500 Mb/s pro stahování a 40–50 Mb/s pro upload s maximálním příkonem 400 W.

Uživatelské terminály byly na začátku ledna 2020 vyráběny v malém počtu v továrně SpaceX v Hawthorne, ale v budoucnu se má výroba přesunout jinam.

Uvedení do provozu a beta testování

Dva testovací satelity označované Tintin A a Tintin B SpaceX vyneslo v únoru 2018 jako sekundární náklad v rámci mise Paz. Firma prostřednictvím těchto dvou satelitů otestovala vzájemnou laserovou komunikaci a také spojení s několika pozemními stanicemi, které byly rozmístěny v rozličných zařízeních SpaceX v Hawthorne, McGregoru, Brownsville a Redmondu. Jedna stanice je také v budově společnosti Tesla v kalifornském Fremontu a další tři mobilní stanice byly umístěny v dodávkách. Satelity obíhaly ve výšce 514 km, ale v roce 2020 začala jejich záměrná deorbitace.

Testovací satelity Tintin A a Tintin B internetové konstelace Starlink (Zdroj: SpaceX)

Firma poté začala s vynášením většího počtu satelitů 24. května 2019, kdy vypustila prvních 60 exemplářů v rámci mise Starlink-1. Jednalo se však spíše o testovací prototypy (typ v0.9) a některé ani nebyly plně funkční. Později byla většina těchto družic záměrně deorbitována. Družice určené pro skutečný provoz jsou označovány v1.0 a začaly být vynášeny v listopadu 2019 (mise Starlink v1-1). SpaceX nakonec vyneslo celkem 1665 družic tohoto typu, poslední z nich na misi Starlink v1-28 v květnu 2021.

Telekomunikační úřad FCC požaduje, aby celá konstelace byla dokončena do listopadu 2027 (a do roku 2024 musí být vynesena alespoň polovina schválených satelitů). Ani poté ale SpaceX nepřestane vynášet další družice, protože tou dobou už bude potřeba začít postupně obměňovat staré kusy, které byly vyneseny na začátku.

Zkušební provoz satelitní sítě pro veřejnost byl spuštěn v říjnu 2020, kdy několik tisíc zájemců v USA dostalo možnost zakoupit si internetové připojení Starlink v rámci beta testování. Služba v USA stála 99 dolarů měsíčně a pořízení antény a routeru vyšlo na 499 dolarů (obě ceny jsou bez DPH).

Služba byla od podzimu 2020 k dispozici pouze v severní části USA, ale v následujících měsících přibyly také Kanada, Velká Británie, Německo a Nový Zéland. Fáze beta testování trvala přibližně rok a na jejím konci v listopadu 2021 měl Starlink kolem 140 tisíc uživatelů ve 20 zemí světa. Služba je od podzimu 2021 k dispozici také v České republice. Měsíční paušál činí 2579 Kč (to je zároveň výše zálohy při objednávce) a pro připojení k síti je potřeba zakoupit také terminál s routerem, který vás vyjde na 15 600 Kč. Všechny ceny jsou s DPH. Na Slovensko se služba dostala na začátku roku 2022.

Počet uživatelů rychle roste spolu s tím, jak je služba rozšiřována dalších regionů. V červnu 2022 měl Starlink přibližně půl milionu placených zákazníků a v srpnu téhož roku byla služba k dispozici v celkem 38 zemích světa.

Financování projektu

Prezidentka SpaceX Gwynne Shotwell odhaduje, že výstavba a zprovoznění sítě Starlink bude stát kolem 10 miliard dolarů (investiční banka Morgan Stanley odhaduje 10–15 miliard). Do SpaceX už v roce 2015 investovala společnost Google spolu s fondem Fidelity miliardu dolarů a má se za to, že hlavním účelem investice byl právě projekt Starlink. Na konci roku 2021 Google vlastnil 7% podíl ve společnosti SpaceX.

Zároveň probíhají jednání se strategickými partnery, jako jsou například telekomunikační společnosti v zemích, kde je na venkově špatné internetové připojení. SpaceX dále navázalo spolupráci s Microsoftem, což má umožnit přenesení cloudové platformy Azure do vesmíru díky napojení na konstelaci Starlink. Dále SpaceX navázalo podobnou spolupráci s Googlem.

SpaceX také získalo 28 milionů dolarů od amerického letectva a ve spolupráci s ním testuje Starlink pro potenciální armádní využití. První kontrakt v hodnotě 1,92 milionů dolarů byl udělen v červenci 2022. Zahrnuje provoz služby Starlink americkou armádou v Evropě a Africe po dobu jednoho roku.

Dalším zdrojem financí měly být federální dotace na rozvoj internetového připojení v odlehlých oblastech Spojených států. SpaceX se o tyto dotace ucházelo v roce 2020 spolu s dalšími poskytovateli internetu. Firma Elona Muska se dostala do užšího výběru s nárokem na až 900 milionů dolarů, avšak nakonec dotace nedostane, protože je Starlink považován za příliš experimentální a nelze zaručit, že služba bude dostojí požadovaným parametrům na rychlost přenosu a odezvy. Jedná se však pouze o první kolo dlouhodobého dotačního programu, takže možná SpaceX se Starlinkem uspěje v pozdějších kolech.

SpaceX chce časem Starlink osamostatnit a udělat z něj veřejnou firmu obchodovatelnou na burze. To by umožnilo snadno získat další kapitál. K osamostanění ale prý dojde nejdříve až za několik let, kdy bude předvídatelné cash flow.

Další finance SpaceX získává například tím, že nabízí vynášení sekundárních nákladů na misích s družicemi Starlink. Poprvé k tomu došlo v červnu 2020 na misi Starlink v1-8, kdy SpaceX kromě 58 družic Starlink vyneslo také 3 satelity SkySat pro společnost Planet. Od té doby proběhlo několik takových misí a v plánu jsou další.

58 družic Starlink a 3 družice SkySat jako sekundární náklad před misí Starlink v1-8 (Foto: Planet)

Vynášení satelitů

Jak vlastně SpaceX vynese několik tisíc satelitů během pouhých pár let? V první fázi toho firma docílí pomocí své rakety Falcon 9 a klíčem k úspěchu je její znovupoužitelnost. Každý jednotlivý první stupeň této rakety je totiž možné využít minimálně desetkrát, což výrazně snižuje náklady SpaceX na vybudování konstelace. Zároveň je možné opakovaně používat aerodynamické kryty na špičce rakety, jejichž výroba normálně stojí 5–6 milionů dolarů.

Falcon 9 na rampě před misí Starlink-1 (Foto: SpaceX)

Rychlá znovupoužitelnost Falconu 9 v kombinaci s několika aktivními rampami umožňuje vynesení velkého množství satelitů každý rok, a to relativně levně. Při každém startu je vynášeno 40–60 satelitů a například v první polovině roku 2021 dokázalo SpaceX vynést přibližně 800 družic. Na začátku roku 2021 SpaceX provádělo jednu misi Starlink přibližně každé dva týdny a v roce 2022 kadence startů ještě vzrostla.

Vynesení 60 družic první generace je na hranici schopností Falconu 9, takže pokud by SpaceX chtělo vynášet více družic najednou, muselo by sáhnout po Falconu Heavy. Jenže ten sice má vyšší nosnost, ale má stejně velký kryt jako Falcon 9, takže by SpaceX nejspíš neumožnil vynášení výrazně vyššího počtu satelitů. Zajímavostí je, že u startů s družicemi pro Starlink není aerodynamický kryt vybaven akustickými destičkami, které během letu normálně chrání náklad před hlukem a vibracemi. Důvodem by mohla být maximalizace dostupného prostoru uvnitř krytu pro umístění co nejvyššího počtu satelitů.

SpaceX ale pracuje na zvětšeném krytu pro armádní zakázky Falconu Heavy, a tak je možné, že pak začne mít smysl provést třeba jeden start Falconu Heavy s větším počtem družic pro Starlink místo dvou misí Falconu 9. Momentálně však není jasné, jestli se to vyplatí a zda SpaceX něco takového plánuje.

Chystaná megaraketa Starship už má výrazně větší nákladní prostor, který by dokázal pojmou až 400 satelitů Starlink první generace, avšak podle Elona Muska není Starship pro dokončení konstelace nezbytně nutná. Musk však doufá, že Starship začne létat dlouho předtím, než SpaceX vynese všech 12 000 družic. Náklady na start Starship by totiž díky kompletní znovupoužitelnosti měly být o dost nižší (prý minimálně pětkrát). Starship však nakonec nejspíš bude vynášet pouze družice druhé generace, které jsou násobně větší a těžší než předchozí verze, a tak bude možné vynést řádově jen několik desítek družic. Vzhledem k větší přenosové kapacitě druhé generace družic to však přesto bude efektivnější než vynášet více satelitů starší generace.

Neoficiální představa vypouštění družic Starlink druhé generace z lodi Starship (Autor: @ErcXspace)

Seznam uskutečněných startů

Seznam všech provedených misí s družicemi Starlink najdete na samostané stránce Stav konstelace Starlink.

Přehled chystaných misí Starlink pak najdete na stránce Plánované starty SpaceX.

Problém vesmírného smetí

Vizualizace vesmírného smetí v roce 2009, měřítko neodpovídá realitě (Zdroj: NASA)

Na oběžné dráze Země je stále více a více objektů – nejen aktivních satelitů, ale také zbytků raket, různých malých i velkých trosek, nefunkčních družic atd. V závislosti na typu orbity, po které se daný objekt pohybuje, může proces samovolné deorbitace trvat od několika měsíců v případě nízké oběžné dráhy až po tisíce let v případě geostacionárních drah. Správní orgány i odborníci se tedy oprávněně obávají zhoršení problému vesmírného smetí a zvýšení rizika vzniku Kesslerova syndromu následkem vytvoření rozsáhlých konstelací, jaké kromě SpaceX plánují i další firmy. SpaceX však tvrdí, že riziko není zdaleka tak vysoké, jak by se mohlo zdát. Satelity jsou malé a v okolí Země je neuvěřitelné množství místa. Konstelace je navíc navržena tak, aby co nejvíce minimalizovala rizika a potenciál vzniku vesmírného smetí:

  • Satelity mají vlastní pohon a jsou schopny se vyhnout případné srážce s jiným objektem – ať už jiným satelitem, vesmírným smetím či nefunkčním satelitem z vlastní konstelace. Jak to funguje, jsme popisovali v tomto článku a pak zde.
  • Satelity jsou vypouštěny na velmi nízké oběžné dráze, takže pokud se následně zjistí, že některé z nich jsou nefunkční, velmi rychle samovolně shoří v atmosféře. Pouze ty funkční družice se po vypuštění přesunou na vyšší orbitu.
  • Dosluhující satelity (předpokládá se životnost kolem 5 let) budou včas přesunuty na takovou orbitu, kde rychle nastane vstup do atmosféry, přičemž satelit shoří. I v případě, že satelit nečekaně selže v provozní výšce kolem 550 km, samovolná deorbitace bude trvat maximálně 10 let.
  • V případě té části konstelace, která se nachází na velmi nízké oběžné dráze (kolem 320 km), se problém vesmírného smetí řeší sám. Satelity budou obíhat tak nízko, že budou muset periodicky udržovat potřebnou výšku pomocí motorů, jinak by následkem atmosférického odporu došlo v řádu týdnů k jejich deorbitaci. I pokud tedy satelit selže a přijde o možnost vlastního pohonu nebo se přeruší kontakt se Zemí, během krátké doby sám shoří v atmosféře a nepřispěje tak k problému vesmírného smetí.

Družice jsou navíc navrženy tak, že se po deorbitaci kompletně rozpadnou. Žádná jejich část tedy nedopadne na zemský povrch, kde by mohla někoho ohrozit. Výjimku tvoří prvních několik desítek satelitů, které používaly ještě starý druh konstrukce, takže některé jejich komponenty nemusí kompletně shořet. K úplně prvním deorbitacím satelitů Starlink došlo na jaře 2020.

Problémy pro astronomii a astrofotografii

Po vypuštění první šedesátky satelitů během mise Starlink-1 vyšlo najevo, že pomalu se rozprostírající satelity po dobu několika týdnů na noční obloze vytvářejí zajímavý úkaz ve formě šňůrky světel. Jelikož tento neobvyklý jev je velice dobře viditelný, vyvolalo to obavy u amatérských i profesionálních astronomů a astrofotografů. Navíc některé frekvence, na kterých budou družice vysílat, by mohly mít negativní vliv na radioastronomii.

Elon Musk na obavy reagoval tím, že SpaceX prý záleží na tom, aby jejich konstelace neměla zásadní vliv na astronomické výsledky a jejich tým začal pracovat na snížení albeda, tedy míře odrazivosti satelitů. SpaceX nejdříve experimentovalo se začerněním antén, které mají velký podíl na odrážení slunečního světla. Toto bylo poprvé otestováno na jednom satelitu „DarkSat“ v rámci mise Starlink v1-2 a bylo zaznamenáno snížení odrazivosti o 50 %. Viditelnost satelitů však musí být ještě výrazně nižší, a tak SpaceX začalo na družice přidávat sluneční stínidla a dále byl upraven způsob naklopení solárního panelu na oběžné dráze, aby se minimalizovalo odrážení slunečních paprsků směrem k Zemi.

Těmito metodami bylo docíleno toho, že družice nejsou v provozní výšce viditelné pouhým okem. Stínidla ale nebylo možné použít na družicích typu v1.5, jelikož překážela nově přidaným laserům pro vzájemnou komunikaci družic na orbitě. SpaceX tedy začalo používat speciální barvy a materiály, které světlo odrážejí od Země nebo z velké části absorbují. Druhá generace družic určená pro vynášení lodí Starship pak má tyto technologie a metody posunout ještě dál. Podrobnosti najdete v článku na Kosmonautix.cz.

Podle slov Elona Muska by síť Starlink neměla ovlivnit ani výzkum radioastronomie, když napsal: „Vyhýbáme se použití určitých nižších Ku frekvencí specifických pro radioastronomii.“ K problematice se vyjádřila také americká Národní radioastronomická observatoř (National Radio Astronomy Observatory), podle které tato organizace spolupracuje se SpaceX na analýze a minimalizaci potenciálních dopadů konstelace Starlink na radioastronomii. Zvažuje se například vytvoření ochranných zón kolem současných a budoucích radioastronomických zařízení.

SpaceX tyto problémy nebere na lehkou váhu a na jejich řešení aktivně spolupracuje s vědeckou obcí. Více informací najdete například v tomto článku.

Jak sledovat družice na obloze

Satelity Starlinku je možné spatřit na obloze i pouhým okem. Jsou k tomu potřeba správné podmínky, ale ty se dají předpovědět dopředu. Pokud tedy chcete zjistit, kdy budou satelity viditelné ve vašem regionu, máme pro vás návod, jak na to. Případně můžete rovnou použít jeden z dostupných nástrojů:

Konkurence

Konstelaci společnosti OneWeb má tvořit 650 satelitů ve výšce 1200 km (Zdroj: OneWeb)

SpaceX není jedinou firmou, která provozuje nebo plánuje vytvořit globální internetovou konstelaci, avšak většina těch stávajících je navržena pro jiné účely (např. Iridium či Orbcomm) nebo mají značně omezenou kapacitu kvůli nízkému počtu satelitů (HughesNet, Viasat).

Největšími potenciálními konkurenty Starlinku jsou konstelace společností OneWeb, Telesat a Amazon. Telesat a OneWeb už vynesly testovací či operační satelity pro své konstelace, avšak stále jsou o několik let pozadu za Starlinkem. Prezidentka SpaceX Gwynne Shotwell však prohlásila, že na trhu je místo pro více než jednu megakonstelaci nabízející vysokorychlostní internetové připojení.

SpaceX si na rozdíl od ostatních firem může zajistit dopravu satelitů na oběžnou dráhu pomocí vlastních raket, což představuje nemalé úspory a velkou konkurenční výhodu. SpaceX však podle Elona Muska nikdy neodmítne vynesení satelitů pro konkurenční konstelaci, pokud o to někdo projeví zájem. Že nešlo o plané řeči, dokazuje uzavření kontraktů mezi SpaceX a společnostmi SES a OneWeb ohledně vynesení družic pro konstelace těchto firem pomocí Falconu 9.


Poslední aktualizace článku:

  • 14. 8. 2022 – Velká aktualizace článku s novými informacemi o druhé generaci družic, změnách v metodách snížení viditelnosti družic a nových službách RV a Maritime. Zároveň byl odstraněn seznam misí Starlink, který nyní najdete v novém přehledu Stav konstelace Starlink.
  • 5. 2. 2022 – Přidána zmínka o Starlink Premium a finální podobě konstelace druhé generace; pár různých menších oprav a úprav
  • 21. 11. 2021 – Velká aktualizace celého článku ohledně Starlinku v ČR, ukončení bety, druhé generace konstelace a nového terminálu. Také jsem opravil několik chyb a aktualizoval některé obrázky.
  • 29. 4. 2021 – Byla přidána informace o schválení žádosti SpaceX na snížení provozních orbit
  • 23. 2. 2021 – Menší aktualizace sekce o probíhajícím betatestování
  • 25. 12. 2020 – Větší aktualizace článku s informacemi o betatestování Starlinku
  • 27. 6. 2020 – Přidány fotky uživatelských terminálů a také byly doplněny nové informace o beta testování a úpravách družic kvůli astronomii
  • 21. 4. 2020 – Aktualizovány informace o potenciální úpravě rozložení družic na orbitě a přidáno pár dalších novinek z posledních týdnů
  • 21. 3. 2020 – Přidány zmínky o chystaném slunečním stínidle a také schválení žádosti na provoz uživatelských terminálů
  • 17. 2. 2020 – Doplněna informace o novém způsobu vypouštění družic na eliptickou orbitu
  • 9. 2. 2020 – Přidána sekce o tom, jak sledovat družice na obloze; přibyla informace o tom, jak probíhá směrování satelitu na orbitě; přidáno pár novinek z nového článku
  • 6. 1. 2020 – Menší aktualizace na základě nového článku
  • 21. 12. 2019 – Přidány informace o černém satelitu na misi Starlink v1-2; doplněna informace o schválení žádosti na úpravu rozmístění prvních 1584 satelitů na orbitě
  • 11. 11. 2019 – Přidány informace o dvou pozemních branách pro pásmo Ka a také zvýšené hmotnosti satelitů na misi Starlink v1-1
  • 7. 11. 2019 – Doplněny nové informace z posledních týdnů (potenciální úpravy rozmístění a způsobu vypouštění satelitů, testování sítě letectvem, 30 000 dodatečných satelitů, kapacita Starship…) + jsem doplnil chybějící frekvence v pásmu V, které má Starlink využívat
  • 26. 6. 2019 – Doplněna sekce o potenciálních problémech pro astronomii, astrofotografii a radioastronomii
  • 24. 5. 2019 – Přidána sekce Seznam startů, doplněny nové fotky a informace o satelitech z oficiálního webu Starlinku, opravena chyba ohledně testovacích satelitů Telesatu
  • 21. 5. 2019 – Doplnění informací o orbitálních rovinách, původu názvu Starlinku, šifrování a síťovém protokolu
  • 20. 5. 2019 – Založení článku



Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest

59 Komentáře
nejnovější
nejstarší nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře