Satelitný internet od SpaceX si už stihlo otestovať množstvo ľudí v rámci beta testovania nielen v USA, ale aj v Európe. Spoločnosť ponúka testerom set, ktorý im umožní pripojiť sa k Starlink satelitom. Jedným z kľúčových prvkov pre príjem signálu je samotná anténa. Tú teraz odborníci rozobrali a analyzovali do najmenších detailov.

Začalo to párom testovacích satelitov

Elon Musk si dal ešte v roku 2015 za cieľ vytvoriť globálnu sieť satelitov pre poskytovanie internetu v nedostupných miestach. O pár rokov na to sme mohli vidieť prvé lastovičky, testovacie satelity Tintin-A a Tintin-B, ktoré boli na orbitu vyslané v roku 2018. O rok na to začal SpaceX s budovaním veľkej konštelácie, ktorá má zahŕňať v prvotnej fáze 12 000 satelitov a ich počet sa môže neskôr zvýšiť o ďalších 30 000.

Celkovo by tak okolo Zeme malo obiehať až 42 000 Starlinkov, ktoré budú poskytovať globálne internetové pripojenie, no môžu slúžiť aj na armádne účely.

Za posledné 2 roky vyniesol SpaceX na orbitu vyše 950 satelitov a v druhej polovici minulého roka spustil aj verejný beta test internetu. Doň sa mohli zapojiť prví účastníci zo Severnej Ameriky a aktuálne už aj z Veľkej Británie, neskôr bude toto pripojenie dostupné aj v Grécku.

Aj napohľad obyčajná anténa v sebe skrýva celú „vedu“

Celý systém je nesmierne zložitý a skladá sa z viacerých kľúčových elementov. Okrem samotných Starlinkov sú to práve pozemné prijímače a antény spolu s routerom, ktoré umožňujú využiť satelitný signál. Hoci sa to na prvý pohľad nemusí zdať, aj samotná anténa predstavuje celú „vedu“, jej vývoj a výroba sú totiž komplikovaným procesom, ktorý využíva miestami unikátne riešenia.

Anténu, ktorú kedysi Elon Musk označil za „UFO na paličke“, rozobrali odborníci do najmenších detailov a odhalili jej vnútro.

Jednoducho vyzerajúci biely tanier s plochou parabolou toho veľa neprezradí, no v útrobách ukrýva technológie, ktoré boli vo veľkej miere vyvinuté výlučne pre fungovanie so satelitmi Starlink. Poďme sa teda pozrieť na to, čo všetko v sebe taká „obyčajná“ anténa skrýva. Vychádzame pritom z YouTube videí odborníkov, ktorí ju analyzovali a popísali jej najdôležitejšie časti, ako aj spôsob fungovania.

Celá konštrukcia antény pre príjem signálu zo Starlinkov sa skladá z niekoľkých vrstiev spojených lepidlom, ktoré obsahujú aktívne a pasívne prvky, izolačné materiály, prvky pre odvádzanie tepla, hlavnú základnú dosku vybavenú elektronikou a samozrejme aj vonkajšiu vrstvu, ktorá je vystavená vplyvom počasia a slnečným lúčom.

Aj to je jeden z dôvodov, prečo je vrchná vrstva antény úplne plochá. Vďaka takémuto dizajnu nedochádza k usadzovaniu dažďových kvapiek, či snehu v parabole, ak je natočená pod väčším uhlom k oblohe. Zároveň musel SpaceX vybrať vhodný materiál, ktorý by prepúšťal signál zo satelitov. Jedným z vhodných adeptov na tento účel je teflón, ktorý je však pomerne drahý.

SpaceX myslel na každý detail

Podľa odborníkov je vrchná vrstva antény vyrobená z ohňovzdorného materiálu FR-4 s vrstvou epoxidu a sklolaminátu. Celá táto vrstva krytu, označovaného ako radom, je však dostatočne tenká na to, aby dokázala prepúšťať elektromagnetický signál.

Biela farba taniera pritom nie je vybraná náhodou, využíva sa pri väčšine bežných satelitov a slúži na odrážanie slnečných lúčov. Nakoľko je anténa väčšinu času vystavená slnečnému žiareniu, potrebuje aj ochranu pred UV žiarením a taktiež pred prehrievaním povrchu. Práve na tento účel bola zvolená biela farba.

Zobraziť celú galériu (4)
Screenshot / YouTube / Brett Batie

Ďalšiu vrstvu pod povrchom tvoria malé medené krúžky so špecifickým dizajnom, nad ktorými sa nachádza ďalšia izolačná vrstva. Medzi ňou a povrchom prijímača je malá medzera, ktorej výška je navrhnutá špecificky pre dosiahnutie konkrétnych vlastností antény. Samotnú medzeru zaisťuje polymérová vrstva s hexagonálnym vzorom, ktorá býva vyrobená vstrekovaním plastu.

Plástový vzor tejto vrstvy odpovedá vzoru prvej vrstvy zrejme pasívnych antén s kruhovitým tvarom, malými výrezmi a dierkou pre vyrovnávanie tlaku. Prvá vrstva antén s plastovým „oddeľovačom“ a vrchnou vrstvou je spojená epoxidom a lepidlom pre zaistenie požadovanej štrukturálnej integrity a hermeticky uzatvoreného priestoru.

Zobraziť celú galériu (4)
Snímka obrazovky/The Signal Path/YouTube

Pri pohľade na vrstvu s malými medenými anténami je vidieť stovky alebo až viac ako 1000 takýchto prvkov, ktoré sú medzi sebou navzájom presne usporiadané a izolované polopriesvitným materiálom kvôli dosiahnutiu rovnakej kmitočtovej impedancie.

Medený povrch týchto prvkov však nie je podľa odborníkov nijako upravený, to znamená, že naň nie je pridaná žiadna ochranná vrstva, bez ktorej by vplyvom vonkajších podmienok meď zoxidovala.

Zobraziť celú galériu (4)
Snímka obrazovky/The Signal Path/YouTube

SpaceX pri výrobe zvolil takúto možnosť práve kvôli hermeticky uzavretému priestoru, v ktorom na meď vnútri antény nepôsobia žiadne vonkajšie vplyvy, a teda nemusel pre meď využiť povrchovú ochranu.

Pod touto vrstvou sa nachádza ďalšia veľká doska pokrytá meďou, ktorá obsahuje rovnaký počet rovnako usporiadaných medených elementov ako vrstva nad ňou. Oddelenie medzi nimi má v tomto prípade zaisťovať vzduchové dielektrikum, ktoré predstavuje plynný izolant.

Všetku elektroniku napája jediný ethernetový kábel

Poslednou vrstvou uloženou nad tepelným hliníkovým štítom, ktorý pomáha odvádzať teplo, je hlavná základná doska obsahujúca všetku elektroniku potrebnú pre správne fungovanie antény, príjem, distribúciu signálu zo satelitov a napájanie samotnej antény, ako aj jej ovládanie. Komplexnosť celej tejto dosky len podčiarkuje zložitosť konštrukcie a vývoja antény.

Inžinieri pri vývoji základnej dosky využili množstvo unikátnych prvkov vyvinutých výlučne pre SpaceX, medzi ktoré patria napríklad špeciálne navrhnuté čipy. Doska plošných spojov obsahuje okrem prijímačov, AC-DC a DC-AC konvertorov pre transformáciu analógového signálu na digitálny a opačne, DC-DC konvertory pre úpravu napájania elektroniky a ďalšie množstvo prvkov, ktoré sú súčasťou zložitej architektúry.

Zobraziť celú galériu (4)
Snímka obrazovky/Ken Keiter/YouTube

Jej kľúčovým prvkom je čip pre riadenie toku dát, GPS navigácia pre navigovanie antény podľa polohy satelitov na oblohe a taktiež samotné napájanie, ktoré je riešené len prostredníctvom jediného kábla. Jedná sa o ethernetový kábel, ktorý zaisťuje anténe aj prísun elektrickej energie, pričom vďaka novému štandardu môže poskytovať až 100 W výkonu.

Staršie štandardy pre PoE (Power over Ethernet) umožňovali poskytovať výkon rádovo len niekoľko desiatok wattov. Súčasťou hlavnej dosky je aj dvojica čipov, v ktorých má bežať softvér pre riadenie elektromotorov ovládajúcich pohyb a natočenie antény. Doska taktiež obsahuje konektor, ktorý je využívaný pri výrobe antény pre kalibráciu.

Zobraziť celú galériu (4)
Snímka obrazovky/Ken Keiter/YouTube

Zloženie celej tejto dosky plošných spojov je omnoho komplexnejšie a samotnú dosku tvorí viacero vrstiev, ktoré sú spojené dokopy. Vo výsledku však tvorí základná doska unikátnu zložku a „srdce“ celej antény, ktorá dokáže spracovávať signál zo satelitov na orbite vo výške 550 km, na ktorej Starlinky operujú.

Aj takéto rozbory zloženia antény pre príjem satelitného signálu tak dokazujú, ako náramne zložité je vytvoriť zariadenie, ktoré je tak komplexné a plné unikátnych technológií potrebných pre správne fungovanie a využitie „vesmírneho“ internetu.

Pošli nám TIP na článok



Vesmír a veda