Spiegato: Capire lo spazio Internet

SpaceX ha lanciato in orbita 60 satelliti la scorsa settimana e continuerà a farlo fino a quando non avrà una costellazione forte di 12.000. In due anni, spera di fornire Internet non-stop ea basso costo ovunque sulla Terra.

Il razzo SpaceX Falcon 9 con 60 mini satelliti è decollato l'11 novembre. (Foto AP)

IlSpaceX, la principale azienda privata al mondo nella tecnologia spaziale, la scorsa settimana ha lanciato uno spray di 60 satelliti in orbita, il primo lotto operativo di ciò che è destinato a evolversi in una costellazione di quasi 12.000 satelliti volti a fornire spazio a basso costo e affidabile. servizi Internet basati sul mondo. La rete Starlink, come viene chiamato il progetto, è uno dei tanti sforzi in corso per iniziare a trasmettere segnali di dati dallo spazio, ed è anche il più ambizioso.

Il primo lotto di satelliti Starlink, anch'essi 60 e simili nella configurazione a quelli lanciati l'11 novembre, è stato lanciato il 24 maggio, ma non faranno parte della rete. SpaceX ha annunciato la costellazione Internet satellitare nel gennaio 2015 e ha lanciato due satelliti di prova nel febbraio 2018. Dopo il lancio della scorsa settimana, l'azienda ha ora schierato 122 satelliti in orbita.

A ottobre, SpaceX sembrava pronta ad aumentare la sua ambizione, comunicando all'International Telecommunication Union (ITU) nei documenti depositati dalla Federal Communications Commission (FCC) degli Stati Uniti che intende distribuire altri 30.000 satelliti Starlink in Low Earth Orbit (LEO) in arrivo. anni.

L'ITU è l'agenzia specializzata delle Nazioni Unite per le tecnologie dell'informazione e della comunicazione, con 193 Stati membri membri, circa 900 aziende, università e organizzazioni internazionali e regionali. La FCC è l'autorità di regolamentazione delle comunicazioni degli Stati Uniti.

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Perché è necessario lanciare satelliti per fornire servizi Internet?

Ciò serve principalmente a garantire che servizi Internet affidabili e ininterrotti - ora parte dell'infrastruttura di base dell'umanità e un mezzo importante per fornire un'ampia varietà di servizi pubblici ai popoli del mondo - siano universalmente disponibili in ogni parte del globo.

Attualmente, circa 4 miliardi di persone, più della metà della popolazione mondiale, non hanno accesso a reti Internet affidabili. E questo perché i modi tradizionali per fornire Internet - cavi in fibra ottica o reti wireless - non possono portarlo ovunque sulla Terra. In molte aree remote, o luoghi con terreno difficile, non è fattibile o praticabile installare cavi o torri mobili.

I segnali dei satelliti nello spazio possono superare facilmente questo ostacolo.

Quanti anni ha questa idea di spazio Internet?

I sistemi Internet basati sullo spazio, infatti, sono in uso ormai da diversi anni, ma solo per un numero limitato di utenti. Inoltre, la maggior parte dei sistemi esistenti utilizza satelliti in orbita geostazionaria. Questa orbita si trova ad un'altezza di 35.786 km sopra la superficie terrestre, direttamente sopra l'Equatore. I satelliti in questa orbita si muovono a una velocità di circa 11.000 km all'ora e completano un giro della Terra nello stesso tempo in cui la terra ruota una volta sul proprio asse. All'osservatore a terra, quindi, un satellite in orbita geostazionaria appare fermo.

Quindi, in che modo sarà d'aiuto posizionare i satelliti in orbite inferiori?

Un grande vantaggio della trasmissione di segnali dall'orbita geostazionaria è che il satellite può coprire una parte molto ampia della Terra. I segnali di un satellite possono coprire circa un terzo del pianeta e tre o quattro satelliti sarebbero sufficienti per coprire l'intera Terra. Inoltre, poiché sembrano stazionari, è più facile collegarsi ad essi.

Ma i satelliti in orbita geostazionaria hanno anche un grosso svantaggio. Internet si basa sulla trasmissione di dati in (quasi) tempo reale. Tuttavia, c'è un intervallo di tempo, chiamato latenza, tra un utente che cerca i dati e il server che li invia. E poiché i trasferimenti di dati non possono avvenire più velocemente della velocità della luce (in realtà, avvengono a velocità significativamente inferiori), maggiore è la distanza che deve essere percorsa, maggiore è il ritardo, o latenza.

Nelle reti spaziali, le richieste di dati viaggiano dall'utente al satellite e vengono quindi dirette ai data center a terra. I risultati quindi fanno lo stesso viaggio nella direzione opposta. Una trasmissione come questa da un satellite in orbita geostazionaria ha una latenza di circa 600 millisecondi. Un satellite nell'orbita più bassa, a 200-2.000 km dalla superficie terrestre, può ridurre il ritardo a 20-30 millisecondi, all'incirca il tempo necessario ai sistemi terrestri per trasferire i dati.

Il LEO si estende fino a 2.000 km sopra la superficie terrestre. I satelliti Starlink - i 12.000 per i quali SpaceX ha il permesso, così come gli altri 30.000 che vuole lanciare - saranno schierati nella fascia di altitudine da 350 km a 1.200 km.

Ma le orbite inferiori hanno il loro problema.

A causa della loro altezza inferiore, i loro segnali coprono un'area relativamente piccola. Di conseguenza, sono necessari molti più satelliti per raggiungere i segnali in ogni parte del pianeta.

Inoltre, i satelliti in queste orbite viaggiano a più del doppio della velocità dei satelliti in orbita geostazionaria - circa 27.000 km all'ora - per bilanciare gli effetti della gravità. In genere, fanno il giro della Terra una volta ogni poche ore. Per compensare il fatto che non possono essere visti da una posizione terrestre per più di pochi minuti, sono necessari molti più satelliti nelle reti, in modo che non ci siano interruzioni nella trasmissione dei dati. Questo è il motivo per cui la rete Starlink parla di 42.000 satelliti.

Entro quando Starlink sarà in grado di fornire il suo servizio Internet spaziale?

Starlink mira a iniziare il servizio negli Stati Uniti settentrionali e in Canada nel 2020 e ad espandersi per coprire tutto il mondo entro il 2021. Il piano attuale è di distribuire i satelliti in due costellazioni di circa 4.400 e 7.500. I lanci - 60 satelliti alla volta - avverranno a intervalli frequenti d'ora in poi. SpaceX afferma di poter avviare servizi su piccola scala una volta che 400 satelliti si uniranno alla rete.

Anche molte altre società private hanno in programma servizi Internet spaziali. Questi includono Amazon, OneWeb e O3B (apparentemente chiamato per gli 'Altri tre miliardi'), ciascuno che coinvolge grandi costellazioni di satelliti nelle orbite della Terra inferiore e media, ma questi progetti sono molto piccoli rispetto a Starlink.

Una volta operative, le reti Internet spaziali dovrebbero cambiare il volto di Internet. Si prevede che servizi come la guida autonoma in auto verranno rivoluzionati e l'Internet of Things (IoT) può essere integrato praticamente in ogni famiglia, sia urbana che rurale.

C'è uno svantaggio in questa proiezione?

Sono stati segnalati tre problemi: aumento dei detriti spaziali, aumento del rischio di collisioni e la preoccupazione degli astronomi che queste costellazioni di satelliti Internet spaziali renderanno difficile osservare altri oggetti spaziali e rilevare i loro segnali.

Per mettere le cose in prospettiva, al momento ci sono meno di 2.000 satelliti operativi e meno di 9.000 satelliti sono stati lanciati nello spazio dall'inizio dell'era spaziale nel 1957. La maggior parte dei satelliti operativi si trova nelle orbite inferiori. Il 2 settembre di quest'anno, l'Agenzia spaziale europea (ESA) ha dovuto eseguire, per la prima volta in assoluto, una manovra di prevenzione delle collisioni per proteggere uno dei suoi satelliti vivi dalla collisione con una mega costellazione.

Astronomi e scienziati si sono anche lamentati dell'aumento dell'inquinamento luminoso, un riferimento alla luce riflessa dai satelliti artificiali che può interferire con - ed essere scambiata per - la luce proveniente da altri corpi celesti.

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