اینترنت ماهواره‌ای

اما چطور ممکن است سیگنالی که به‌فضا می‌رود و دوباره به‌زمین باز می‌گردد، از سیگنالی که درون فیبر نوری مسیر کوتاه‌تری را طی می‌کند سریع‌تر به مقصد برسد؟ پاسخ در تفاوت سرعت حرکت نور و امواج اکترومغناطیسی در شیشه (فیبر نوری) و خلاء نهفته است: سرعت نور در فیبر نوری تنها دوسوم سرعت حرکت امواج الکترومغناطیسی در خلا است.

 باتوجه‌به نتایج تست‌های سرعتی که به‌تازگی منتشر شده، مشخص شده است که میزان تأخیر اینترنت استارلینک فعلا بین ۳۰ تا ۹۰ میلی‌ثانیه است و حتی بعضی کاربران میزان تأخیر ۲۰ و ۲۱ میلی‌ثانیه نیز گزارش داده‌اند.

ایلان ماسک نیز پیش از این گفته بود با اجرایی شدن فاز بعدی، میزان تأخیر استارلینک می‌تواند تا ۸ میلی‌ثانیه هم کاهش پیدا کند. این یعنی برای اولین‌بار می‌توان از اینترنت ماهواره‌ای برای مصارفی مانند تماس صوتی و تصویری و بازی‌های ویدیویی استفاده کرد.

سرعت و ظرفیت بالا

یکی دیگر از معایب اینترنت ماهواره‌ای تا پیش از این کم بودن تعداد ماهواره‌های موجود در مدار بود که باعث می‌شد کاربران زیادی مجبور شوند پهنای باند یک ماهواره را با یکدیگر به‌اشتراگ بگذارند که درنتیجه سرعت مشترکین اینترنت ماهواره‌ای را کاهش می‌داد. کم بودن تعداد ماهواره‌ها همچنین باعث محدود شدن تعداد کاربران بالقوه نیز می‌شود. برای مثال حتی اگر ویاست و هیوزنت پوشش جهانی داشتند، برای جلوگیری از افت شدید سرعت نمی‌توانستند به ده‌ها یا صدها میلیون نفر سرویس‌دهی کنند.

سپیس ایکس اما قصد دارد تعداد ماهواره‌های بسیار بیشتری برای ارائه‌ی اینترنت به فضا ارسال کند. اگر همه‌چیز طبق برنامه پیش برود، اسپیس ایکس با حداقل ۱۰ پرتاب دیگر در سال جاری میلادی، تعداد ماهواره‌های فعالش در مدار زمین را به بیش از هزار می‌رساند. در پایان فاز اول تعداد ماهواره‌های اسپیس ایکس بیشتر از ۴هزار عدد خواهد بود و درنهایت مجموع تعداد ماهواره‌ها به تعداد باورنکردنی ۴۰ هزار می‌رسد.

برای مقایسه، ویاست درحال‌حاضر تنها ۴ ماهواره در مدار زمین دارد. جالب است بدانید تا قبل از شروع پروژه‌ی استارلینک فقط حدود ۱۵۰۰ ماهواره‌ی فعال در مدار زمین وجود داشت. این یعنی اسپیس ایکس قرار است بیشتر از ۲۵ برابر تعداد کل ماهواره‌های فعالی که هم‌اکنون در مدار زمین وجود دارند، ماهواره به فضا ارسال کند.

استارلینک؛ تاریخچه و فناوری‌ها

اسپیس ایکس برای اولین‌بار در سال ۲۰۱۸ دو ماهواره‌ی مخابراتی با نام‌های تَن تَن A و تن تن B را برای آزمایش کردن اینترنت ماهواره‌ای به مدار پایینی زمین فرستاد. پس از انجام آزمایش‌های مختلف، اسپیس ایکس خط تولید ماهواره‌های خودش را در ردموند واشینگتن به‌راه انداخت تا اولین محموله‌ی ۶۰ تایی از ماهواره‌های استارلینک را در اواسط سال ۲۰۱۹ با نام v0.9 (بخوانید وی پوینت ناین) یا نسخه‌ی نه دهم را به فضا پرتاب کند. این دسته‌ی ۶۰ تایی نیز آزمایشی بود و اکنون از رده خارج شده است و به مرور زمان وارد جو زمین می‌شود.

اسپیس ایکس به فاصله بسیار کمی در اواخر سال ۲۰۱۹ اولین محموله ۶۰ تایی از ماهواره‌های عملیاتی نسخه‌ی ۱ استارلینک را به فضا فرستاد و از آن تاریخ تا لحظه‌ی نگارش این مقاله طی ۱۴ پرتاب با موشک‌های فالکون ۹ پیش از ۸۰۰ ماهواره‌ی استارلینک نسخه ۱ را در مدار زمین قرار داده است.

هر ماهواره‌ی استارلینک ۲۲۷ کیلوگرم وزن دارد و حداکثر پهنای باند ۲۰ گیگابیت‌برثانیه فراهم می‌کند. اسپیس ایکس برای ساخت استارلینک نوآوری‌های زیادی به‌خرج داده است که برای توضیح کامل هرکدام از آن‌ها شاید مقاله‌ای جدا نیاز باشد. برای همین در ادامه به‌صورت مختصر به مهم‌ترین مشخصات و ویژگی‌های ماهواره‌های استارلینک اشاره می‌کنیم.

تمامی ویژگی‌ها و مشخصات ماهواره‌های استارلینک در درجه‌ی اول برای پایین آوردن قیمت نهایی ماهواره طراحی شده‌اند، نه انقلابی و اولین بودن. همین حالا نیز ماهواره‌هایی با فناوری‌های مشابه یا پیشرفته‌تر نسبت به استارلینک در مدار وجود دارند، اما هیچ‌کدام از آن‌ها ازلحاظ قیمتی قابل مقایسه با استارلینک نیستند. برای مثال قیمت ماهواره‌های ایریدیوم (که تا پیش از این رکورددار ارزان‌ترین ماهواره‌های تجاری بودند) ۵ میلیون دلار به‌ازای هر ماهواره است؛ درحالی‌که قیمت تمام‌شده‌ی ماهواره‌های استارلینک ۲۰ برابر ارزان‌تر و تنها برابر با ۲۵۰ هزار دلار به‌ازای هر ماهواره تخمین زده می‌شود.

ماهواره‌های استارلینک همچنین اولین ماهواره‌هایی هستند که از موتورهای یونی کریپتونی برای پیش‌رانش خود در مدار استفاده می‌کنند. تا پیش از این برای سوخت موتورهای یونی در ماهواره‌ها از گاز زنون استفاده می‌شد که اگرچه عملکرد بهتری نسبت به کریپتون در موتورهای یونی دارد، قیمت آن بسیار بالا‌تر است.

برخلاف سایر ماهواره‌ها، ماهواره‌های استارلینک فقط در یک سمت خود پنل خورشیدی دارند؛ ولی همین پنل به‌قدری بزرگ است که مجموع مساحت آن‌ها در هر پرتاب ۶۰ تایی، از مجموع مساحت پنل‌های خورشیدی ایستگاه بین‌المللی فضایی بیشتر است. استفاده از تنها یک پنل یکپارچه در یک سوی ماهواره یکی دیگر از تصمیماتی است که به آسان‌سازی فرایند ساخت، سهولت بازشدن ماهواره در مدار و درنهایت پایین آمدن قیمت تمام‌شده کمک می‌کند.

برای متصل شدن به اینترنت‌های ماهواره‌ای از جمله استارلینک، کاربر باید از آنتن‌های خاصی استفاده کند. یعنی برخلاف باور شایع اشتباه، نه اینترنت ماهواره‌ای 4G و 5G وجود دارد که بتوان به‌سادگی با گوشی و بدون هیچ تجهیزات خاصی به آن متصل شد، نه حتی در آینده‌ای نزدیک چنین اینترنتی عرضه خواهد شد.

استارلینک برای ارسال و دریافت داده هم در ماهواره، هم در دیش سمت کاربر، از آنتن‌های خاصی به‌نام آنتن آرایه فازی (Phased Array Antenna) استفاده می‌کند. ویژگی جالب این آنتن‌ها این است که بدون نیاز به چرخیدن فیزیکی، تنها با استفاده از قابلیت برهم‌نهی امواج، می‌توانند سیگنال ارسالی خود در باند فرکانسی Ku و Ka را در جهت‌های مختلف ارسال کنند.

ایلان ماسک پیش از این گفته بود آنتن‌های استارلینک به‌اندازه‌ی پیتزا هستند؛ اما آنطور که از ویدیوهایی که چند وقت پیش به بیرون درز پیدا کرد مشخص شد، ظاهرا سایز پیتزای آمریکایی از بقیه دنیا خیلی بزرگ‌تر است.

همان‌طور که گفتیم، بنا به ماهیت آنتن‌های آرایه فازی، نیازی به تنظیم آن‌ها به سمت خاصی نیست؛ هرچند آنتن پس از نصب به‌صورت خودکار و تنها یک بار، موقعیت خود را به‌سمتی از آسمان که بیشترین تعداد ماهواره‌ی استارلینک در آن قرار دارد، یا سمتی که کمترین مانع فیزیکی بین آنتن و آسمان باشد، تنظیم می‌کند.

راه‌اندازی سیستم مورد نیاز برای استفاده از اینترنت ماهواره‌ای استارلینک قرار است تاحد ممکن ساده باشد تا کاربر تجربه‌ای به اصطلاح plug and play داشته باشد. به گفته‌ی ایلان ماسک مراحل راه‌اندازی اینترنت استارلیک از این قرار است:

• آنتن را به برق بزنید
• آنتن را به سمت آسمان بگیرید

این دو مرحله ترتیب خاصی ندارند.

Looks like a thin, flat, round UFO on a stick. Starlink Terminal has motors to self-adjust optimal angle to view sky. Instructions are simply:
– Plug in socket
– Point at sky
These instructions work in either order. No training required.

— Elon Musk (@elonmusk) January 7, 2020

همان‌طور که گفته شد آنتن مجهز به موتور است و به‌صورت خودکار تنها یک‌بار موقعیت خود را تنظیم می‌کند و پس از آن ثابت باقی خواهد ماند.