Javia sa ako malé svietiace „vláčiky“ na nočnej oblohe, prekážajú astronómom a majú pomôcť vybudovať globálnu sieť pre internetové pripojenie. Satelity Starlink z dielne SpaceX sú kontroverzným projektom, ktorý si získal pozornosť celého sveta už pred pár rokmi, keď Elon Musk prezradil, koľko týchto zariadení bude lietať nad našimi hlavami. Dodnes sa podarilo na obežnú dráhu Zeme vypustiť niekoľko stoviek Starlinkov, no ďalšie tisícky budú pribúdať.

Primárnym cieľom spoločnosti SpaceX je vývoj a budovanie znovu použiteľných rakiet, ktoré do vesmíru vynášajú satelity a po novom už aj astronautov. Keď však Musk začínal s budovaním tejto vesmírnej firmy, veľký úspech neočakával, no opak je pravdou. Práve SpaceX je dnes azda najznámejšou súkromnou spoločnosťou, ktorá dosiahla veľké míľniky v oblasti vesmírnych letov.

Najvýznamnejší počin sa pritom odohral len pred niekoľkými dňami, keď sa na ISS dostala prvá dvojica astronautov v module Crew Dragon. Dohoda s NASA sa vydarila. SpaceX má však popri budovaní vesmírnej lode Starship aj ďalší program, ktorým sú satelity Starlink. Projekt, ktorý začal ešte pred niekoľkými rokmi, si rázom získal pozornosť celého sveta.

Mať na orbitálnej dráhe vo výške niekoľko stoviek kilometrov nad zemou tisíce a desaťtisíce satelitov môže mnohým prekážať. Program pre vybudovanie globálnej internetovej siete však pokračuje ďalej. V tomto článku sa pozrieme na bližšie detaily satelitov Starlink a toho, čo s nimi SpaceX zamýšľa.

Musk prišiel s odvážnym plánom. Chce vytvoriť konšteláciu satelitov pre globálny internet

Prvotné správy o budovaní rozsiahlej siete satelitov pre globálny internet prišli ešte začiatkom roka 2015, kedy Musk oznámil, že SpaceX plánuje vytvoriť konšteláciu satelitov (v tom čase ešte nemali meno), ktorá by dokázala pokryť planétu internetovým pripojením.

Týmto spôsobom bude možné pripojiť sa k internetu aj v odľahlých oblastiach. Aktuálna internetová sieť je aj z globálneho hľadiska prevažne tvorená káblami a prepojením jednotlivých počítačov, serverov a ďalších pozemných zariadení.

Prepojenie kontinentov podmorskými káblami pre internetové pripojenie. Zdroj: Submarine Cable Map

Satelity na obežnej dráhe však majú poskytnúť efektívnejšie riešenie bez nutnosti vynakladania množstva financií na drahé optické káble, podmorské káble a ďalšie prostriedky nevyhnutné pre prepojenie jednotlivých krajín a kontinentov.

V čase oznámenia nového projektu už SpaceX informoval o svojich plánoch regulačné úrady po celom svete, aby sa mohli plány čo najskôr rozbehnúť. Hoci sa spočiatku hovorilo „len“ o približne 4000 satelitoch, neskôr sa veľkosť tejto pripravovanej konštelácie strojnásobila.

Starlink

Pravdaže, okrem Starlinkov sú na orbite aj ďalšie satelity pre internetové pripojenie, no tie operujú v omnoho väčších výškach a nachádzajú sa na geostacionárnej orbite zhruba až 35 000 km nad povrchom Zeme. V takej veľkej vzdialenosti však dochádza k výraznému oneskoreniu signálu, ktoré môže podľa informácií z literatúry Mobile Computing and Wireless Communications dosahovať úroveň až 270 ms.

Do toho súboja o vytvorenie konštelácií satelitov sa pritom zapájajú aj ďalšie spoločnosti a krajiny, no SpaceX je prvou, ktorá svoj plán začala realizovať najrýchlejšie. Konkurovať mu však chce aj taký OneWeb, Amazon, Boeing, TeleSat či dokonca Samsung a aj samotná Čína, ktorá ešte v roku 2018 oznámila plány na vynesenie 300 satelitov na nižšiu orbitálnu dráhu.

OneWeb pritom požiadal FCC o licenciu na vypustenie 48 000 satelitov. Zdá sa tak, že nad našimi hlavami sa to bude o pár rokov iba hemžiť ohromným množstvom satelitov.

Plány sa v priebehu rokov postupne menili

SpaceX doteraz celkovo požiadal o vypustenie až 12 000 satelitov. Licenciu dostal. Ešte v roku 2016 spoločnosť podala na FCC (Federálna komisia pre komunikácie) žiadosť o licenciu na prevádzku 4425 satelitov, ktoré by operovali na orbitálnej dráhe vo výške od 1100 km do 1300 km. Neskôr sa však plány zmenili. V roku 2018 prišlo k vypusteniu prvých dvoch testovacích modelov známych ako TintinA a TintinB.

SpaceX

Satelity mali pôvodne operovať v dvoch spektrách „Ku“ a „Ka“, no nakoniec spočiatku fungovali len v elektromagnetickom spektre „Ku“ pri mikrovlnách od 12 do 18 GHz, informuje EOPortal.

„Ka“ spektrum obsahuje mikrovlny vo frekvenčnom pásme od 26,5 GHz do 40 GHz a využívajú ho Starlinky od novembra minulého roka. Plán bol teda jasný, vypustiť satelity na nižšiu orbitálnu dráhu a vytvoriť unikátnu konšteláciu, ktorú doteraz nevytvorila žiadna iná súkromná spoločnosť či krajina.

Starlink

Ku konštelácii 12 000 satelitov však majú neskôr pribudnúť ďalšie. SpaceX totiž znova požiadal FCC o pridelenie licencie a tentokrát na vypustenie ďalších 30 000 Starlinkov 2. generácie, ktoré by mali operovať na orbite vo výške od 328 km do 614 km.

Až 85 % z týchto satelitov sa však má nachádzať na nižšej orbite pod 400 km. Aktuálne nad našimi hlavami prelietava celkovo 480 satelitov Starlink, ktoré spoločnosť vyniesla na orbitu v priebehu uplynulých mesiacov.

Ako ich sledovať na Slovensku?

Nenechaj si ujsť
Nad Slovenskom prelietavajú Muskove satelity Starlink. Takto zistíš dôležité informácie a presný čas preletu

Ako prebieha let a vynášanie satelitov?

Každú várku satelitov pritom vynáša na orbitu znovu použiteľná raketa Falcon 9. SpaceX doteraz vystriedal viacero stupňov, niektoré boli pri predošlých misiách zničené. Aktuálne sa posledný let udial len krátko po misii Demo-2, kedy raketa Falcon 9 vyniesla do vesmíru ďalších 60 Starlinkov.

Jednalo už o rekordný 5. let prvého stupňa rakety, ktorý sa následne úspešne vrátil na dronovú loď Just Read the Instructions. Spoločnosť má k dispozícii ešte ďalšie dronové lode Of Course I Still Love You a A Shortfall of Gravitas. (Tieto nezvyčajné názvy sú prevzaté zo sci-fi série Culture od škótskeho autora I. M. Banksa, pozn. redakcie.)

SpaceX

Misie pre vynášanie Starlinkov sa konajú zvyčajne každý mesiac a v každej várke je 60 satelitov. Raketa Falcon 9 odštartuje z pobrežia Floridy, v potrebnej výške (približne 70 km nad zemou) dôjde k odpojeniu 1. stupňa, ktorý sa následne vracia na dronovú loď, pričom druhý stupeň aj s užitočným zaťažením pokračuje ďalej.

Vo výške zhruba 100 km nad zemou následne dôjde k oddeleniu nosa rakety, ktorý chráni užitočné zaťaženie, v tomto prípade satelity Starlink, a obe polovice sa potom vracajú späť, pričom ich má v oceáne zachytiť pomocou siete dvojica lodí Ms. Tree a Ms. Chief. Zachytiť sa ich však nepodarilo pri každej misii.

SpaceX

Po odpojení týchto častí následne 2. stupeň so satelitmi pokračuje na svojej dráhe a pri dosiahnutí potrebnej výšky dôjde k vypusteniu satelitov Starlink, ktoré sa následne dostávajú na požadovanú orbitálnu dráhu pomocou iónového pohonu. Osud druhého stupňa už nie je pre spoločnosť tak dôležitý.

Dôležitejší je pre spoločnosť z pohľadu nákladov najmä prvý stupeň, ktorý je vybavený 9 motormi Merlin. Druhý stupeň má len jediný takýto motor, teda je jeho výroba výrazne „lacnejšia“. Satelity Starlink po oddelení následne pomocou iónového pohonu letia v ďalších týždňoch či dokonca mesiacoch na cieľovú orbitálnu dráhu, na ktorej budú operovať.

Čo Starlinky vlastne obsahujú?

Samotný satelit Starlink je pritom navrhnutý v plochom panelovom prevedení, ktoré obsahuje všetky potrebné komponenty pre prevádzku, navigáciu a vysielanie signálu.

Navigačný systém sa stará o precízne riadenie satelitov po orbitálnej dráhe, avšak obsahuje aj užitočnú „vychytávku“, vďaka ktorej sa dokáže satelit vyhnúť vesmírnemu odpadu, troskám, ktoré obiehajú okolo Zeme. Týmto spôsobom je možné zabezpečiť bezproblémové fungovanie satelitu, ktorý nie je ohrozený zvyškami iných nefunkčných satelitov.

Navigácia pre satelity Starlink. Umožní sa vyhnúť troskám a vesmírnemu odpadu. Zdroj: SpaceX

Každý takýto satelit potom váži celkovo 260 kg a je vybavený spomínaným iónovým pohonom s Hallovým efektom, ktorý využíva pre pohon chemickú látku krypton (vzácny plyn, pozn. redakcie). Konštrukcia prvých Starlinkov je vyrobená tak, aby po ukončení životnosti sa mohol satelit vrátiť smerom k zemi z orbitálnej dráhy, pričom až 95 % satelitu zhorí pri páde v atmosfére.

Iónový pohon satelitov Starlink. Zdroj: SpaceX

Novšia generácia bola upravená a pri páde v atmosfére zhorí celá konštrukcia satelitu aj so všetkými komponentami.

Nenechaj si ujsť
Elon Musk hlási veľký úspech. Status na sociálnu sieť poprvýkrát poslal cez internet zo satelitov Starlink

SpaceX uvádza pracovnú orbitálnu dráhu pre satelity Starlink vo výške 550 km. Konštelácia bude celkovo rozdelená na 24 orbitálnych dráh. Presná cena za jeden takýto satelit nie je známa, no spoločnosť uvádza, že ide o „výhodnú“ cenu.

Solárny panel zabezpečuje energiu pre napájanie hardvéru satelitu Starlink. Zdroj: SpaceX

Inžinieri spoločnosti sa taktiež podelili o ďalšie detaily o týchto satelitoch a prezradili, že každá várka 60 Starlinkov je vybavená až 4000 procesormi.

To znamená, že aktuálne SpaceX do vesmíru dostal satelity s 32 000 procesormi a viac ako 6000 mikroprocesormi, informuje ZDNet. Samozrejmosťou je, že všetko funguje na Linuxe, ktorý SpaceX využíva nielen v satelitoch, ale aj svojich raketách a v počítačoch.

4 antény satelitu Starlink s fázovým usporiadaním. Zdroj: SpaceX

Signál zo satelitov sa šíri zo 4 antén s fázovým usporiadaním, ktoré dokážu pokryť viaceré frekvencie a smery, avšak presná rozloha pokrytia nie je známa. Napájanie potom zabezpečuje jediný solárny panel, ktorý sa po vypustení satelitu rozvidnie a stáva sa zdrojom energie pre všetky komponenty.

SpaceX mohol využiť aj viac solárnych panelov, no vzhľadom na životnosť satelitov by to nebolo z hľadiska ceny úplne výhodné, a to najmä, ak chce vyrobiť tisíce takýchto kusov.

Čo spôsobilo kontroverziu okolo satelitov Starlink?

Okrem toho, že majú zabezpečiť internetové pripojenie pre celý svet, sú satelity Starlink spájané aj s veľkou kontroverziou, ktorú vyvolal práve ich veľký počet a v komunite astronómov spôsobili negatívne reakcie najmä kvôli svojmu reflektívnemu povrchu.

Nočné pozorovania sa pre týchto vedcov stali prekážkou a „vláčiky“ týchto satelitov nechcene videli aj na zachytených fotografiách. Po vlne kritiky sa SpaceX rozhodol situáciu napraviť a prišiel s niekoľkými alternatívami.

Victoria Girgis/Lowell Observatory

Prvým pokusom bolo natrieť antény satelitov čiernym náterom, ktorý mal znížiť odrážanie slnečných lúčov, a tým aj ich viditeľnosť na nočnej oblohe. Takéto riešenie bolo neefektívne. Podľa spoločnosti sa odrážanie lúčov znížilo len o 55 % a mnohé boli stále viditeľné v infračervenom spektre.

SpaceX upravil povrch jedného zo satelitov Starlink. Takto vyzerá s čiernym náterom. Zdroj: SpaceX

Nenechaj si ujsť
SpaceX vyniesol do vesmíru ďalšiu várku satelitov Starlink. Tentokrát so špeciálnym vylepšením, ktoré má odstrániť kontroverzné vlastnosti

Navyše, kvôli čiernemu povrchu dochádzalo k prehrievaniu hardvéru testovacieho satelitu. Neskôr však prišiel druhý variant. Počas poslednej misie totiž SpaceX vypustil medzi 60 satelitmi aj jeden so špeciálnou slnečnou clonou, ktorá má eliminovať odrážanie svetelných lúčov.

Starlink bol vybavený špeciálnym tienidlom, ktoré má obmedziť odrážanie svetla od reflektívneho povrchu. Zdroj: SpaceX

Zatiaľ však nie je jasné, ako efektívne bude takáto clona fungovať a inžinieri budú vplyv na reflektivitu povrchu ešte vyhodnocovať. Treťou možnosťou je potom natočenie samotných satelitov.

Konkrétne by sa mali antény satelitov natočiť do uhla, pod ktorým by sa od nich neodrážalo svetlo priamo na povrch zeme a neboli by viditeľné na nočnej oblohe. Situáciu však stále SpaceX rieši. O tejto problematike sme sa v našej redakcii pred časom pozhovárali aj so skúseným českým astronómom a astrofotografom. Rozhovor nájdeš v samostatnom článku.

Ako to bude s internetom a kedy bude dostupný?

SpaceX momentálne nemá na orbite dostatok Starlinkov, aby mohol spustiť internetovú sieť pre všetkých. Situácia sa však má čoskoro zmeniť a už koncom leta môže spoločnosť spustiť verejný beta test pre Spojené štáty, pokiaľ bude mať na orbite 800 satelitov. Ostáva jej teda vyniesť ešte ďalších 320 satelitov.

Global Meteor Network

Podľa dostupných informácií ich však chce mať na orbite do konca roka až 1500. Narozdiel od geostacionárnych satelitov, u ktorých je odozva signálu vo veľkej výške niekoľko stoviek milisekúnd, v prípade internetu od SpaceX by malo byť oneskorenie na úrovni len zhruba 50 ms, čo si bežný používateľ takmer ani nevšimne. Ide teda o výrazne rýchlejšie a efektívnejšie riešenie.

Youtube/Real Engineering

Signál zo satelitov bude prijímaný pozemnými stanicami. V marci tohto roka spoločnosť požiadala FCC o povolenie na vybudovanie viac ako 1 milióna antén pre príjem signálu zo Starlinkov po celom svete.

Práve tieto antény majú zabezpečiť spojenie používateľa internetového pripojenia so satelitmi. Každá takáto anténa má mať v priemere zhruba 50 cm a Musk na nich doteraz odkazoval ako na „UFO na paličke“, informuje SatNews.

Bude budúcnosťou internetu konštelácia množstva satelitov?

SpaceX značne pokročil pri budovaní globálnej siete satelitov Starlink, ktoré majú poskytnúť internet pre všetkých. Pre niekoho vízia budúcnosti a pre iného zasa hromada techniky, ktorá zaplaví zemskú orbitu. Jedno je však jasné, a to, že Musk sa svojho plánu vzdať nemieni.

Konkurencia je nakoniec príliš silná a pokiaľ by to nespravil on, prišiel by niekto iný. Takéto internetové pripojenie potom môže priniesť výhodu najmä čo sa týka jeho dostupnosti a dosahu.

Signál by mal byť k dispozícii tiež na odľahlých miestach aj bez potreby ťahania stoviek, či tisícok kilometrov drahých káblov a inštalácie ďalšieho drahého vybavenia. Cenou za takúto globálnu sieť však bude „zamorenie“ orbitálnej dráhy desiatkami tisíc satelitmi, ktoré budú neprestajne obiehať okolo Zeme. Ak niektoré z nich „vypadnú“ alebo im skončí životnosť, SpaceX ich bude schopný veľmi rýchlo nahradiť novými.

Podobný scenár sa môže uplatniť aj pri upgrade staršej generácie satelitov. Globálne pripojenie k internetu v podaní SpaceX nebude dostupné pre všetkých tak skoro, no o pár rokov, keď bude skutočne na orbite tých niekoľko desiatok tisíc satelitov, môžu byť naše smartfóny a ďalšie zariadenia pripájané práve k tejto konštelácii.