Project Kuiper: Starlink nebude jediný, do kosmu míří 3 239 družic od Amazonu

  • Elon Musk prošlapal cestu ostatním
  • Jeho Starlink ale bude těžit z exkluzivity jen pár let
  • Příští rok vyšle první družice také Amazon

Je tomu zhruba šest let, co společnosti Google a Facebook odpískaly své plány na stavbu sítě družic, které by jednou pokryly celou planetu internetovým připojením. Namísto toho pokračovaly ve vývoji něčeho mnohem bizarnějšího. Alphabet dále rozvíjel technologii stratosférických balónů a vedení Facebooku propadlo vizi, že internet budou do širého okolí vysílat elektrické autonomní letouny.

Možná propásly svoji historickou šanci, Elon Musk totiž přes pochyby tehdejších expertů ve své smělé vizi pokračoval a během několika málo let ji přetavil v produkt, který pomalu začíná fungovat. Na nízkých oběžných drahách LEO dnes Zemi obíhá zhruba patnáct stovek funkčních satelitů systému Starlink a z postupného vypouštění dalších a dalších sérií se stala rutina, která způsobí asi takový poprask, jako noční rozjezd brněnských autobusů.

Elon Musk (opět) prošlapal cestu

O skutečném obchodním úspěchu Starlinku sice rozhodnou až příští roky, i kdyby to ale nakonec skončilo fiaskem epochálních rozměrů, přinejmenším je to jedna z nejpozoruhodnějších oslav inženýrských schopností 21. století.

Elon Musk prošlapal cestu a o nízké oběžné dráhy mají opět zájem velké ryby. Tou nejslibnější je Amazon, ze kterého udělala média kvůli sporům o kontrakty s NASA aktuálně největšího soupeře SpaceX.

3 236 satelitů sítě Amazon Kuiper

Vše začalo v roce 2018, když si komunita všimla čerstvých pracovních inzerátů, ve kterých firma hledala experty a produktové manažery, kteří budou mít na starost družicové síťové technologie.

Následující jaro jsme se pak dozvěděli, že se bude odpověď na Starlink jmenovat Project Kuiper a bude jej mít na starost stejnojmenná dceřiná společnost Kuiper Systems LCC. Mimochodem, jejím šéfem se tehdy stal Rajeev Badayal, který dříve dohlížel právě na Starlink. Elon Musk jej ale v roce 2018 vyhodil pro neshody ohledně tempa vývoje, a tak se brzy uchytil u konkurence.

V létě 2020 dostal Kuiper jednomyslnou zelenou od federálních úředníků komise FCC k vypuštění soustavy 3 236 družic na nízkou oběžnou dráhu LEO a k pokrytí USA bezdrátovým vysokorychlostním satelitním internetem s nízkou latencí. Amazon tehdy zároveň oznámil, že jej stavba celého systému v první fázi vyjde na 10 miliard dolarů.

Namísto paraboly fázované pole

Na sklonku téhož roku se firma pochlubila prvním prototypem antény, kterou bude používat pozemní terminál zákazníka. Na rozdíl od obvyklé paraboly se v tomto případě jedná o fázované pole několika set miniaturních antén (phased array antenna), ve kterém lze elektronickým řízením pulzu na jednotlivých elementech řídit směr vyzařování výsledné rovinné vlny, aniž by se musela anténa sama naklánět. Jedná se o pokročilou techniku beam-formingu, která se už roky používá třeba v systémech včasné detekce mezikontinentálních střel a pro kosmickou komunikaci.


Princip směrování rovinné vlny pomocí fázovaného pole drobných antén (Wikipedie)

V případě Kupieru jde o společné pole vysílačů (Tx) a přijímačů (Rx) s průměrem nejvýše 30 centimetrů. Anténa tedy bude opravdu maličká a tenká. Ke komunikaci používá pásmo Ka s frekvenci okolo 30 GHz. V české terminologii se jedná o horní část SKV – centimetrových super krátkých vln (3-30 GHz) –, mezi které se řadí i běžné Wi-Fi. mPři uplinku bude anténa používat frekvence 28,5-29,1 GHz a při downlinku pak nižší rozsah 17,7-19,3 GHz.

V praxi by měla anténa nabídnout podobné přenosové parametry jako ta od Starlinku. Při testu downlinku z 50× vzdálenější geostacionární družice, než bude ta na LEO, totiž inženýři dosáhli přenosové rychlosti okolo 400 Mb/s.

Klepněte pro větší obrázek
Prototyp ploché antény od Amazonu s elektronickým směrováním paprsku

Design antény je zároveň unikátní v tom, že je fázované pole kombinované a obhospodařuje jak vysílání, tak příjem. To samo o sobě není nic nového, doposud to ale bylo možné u kmitočtů, u kterých není takový rozdíl mezi frekvencí pro uplink a downlink (třeba Ku), protože vysílací frekvenci odpovídá i pevná vzdálenost jednotlivých elementů anténového pole. Inženýrům z Amazonu se to ale podařilo skloubit, protože pracují s každým elementem samostatně.

Schéma antény v animaci:

Družice vynese raketa Atlas V

Ačkoliv Amazonu patří raketová fabrika Blue Origin, Jeff Bezos nepůjde ve šlépějích Elona Muska a nebude exkluzivně používat vlastní nosiče, ty jsou totiž stále ve vývoji. Zatímco Starlink může používat rakety Falcon 9, jejichž cena se díky znovupoužitelnému prvnímu stupni bude dále snižovat, Kupier si musí vystačit s kosmickou škodovkou – raketovým nosičem Atlas V. Firma si letos na jaře zarezervovala prvních devět letů.

Klepněte pro větší obrázek
Amazon si zarezervoval 9 letů Atlas V

Atlas je sice podobný Falconu a na nízkou orbitu LEO vynese necelých 19 tun nákladu, ale vzhledem k tomu, že se jedná o raketu na jedno použití, cena dopravy je samozřejmě mnohem vyšší. Mimochodem, můžete si ji poskládat v oficiálním RocketBuilderu.

Podle dokumentů NASA z podzimu 2019 se u Falconu pohybovala základní cena startu okolo 62 milionů dolarů s tím, že v roce 2021 a dál klesne na 52 milionů dolarů. Podle Christophera Coulurise ze SpaceX by měla cena dále klesat až na 28 milionů dolarů za let se vším všudy. To je několikrát méně než v případě Atlas V.

Klepněte pro větší obrázek
Kolik bude stát vaše mise, když použijete nosič Atlas V? Spočítá to RocketBuilder od jeho výrobce – společného podniku ULA, za kterým stojí Boeing a Lockheed Martin

První KuiperSaty začnou kroužit příští rok

Doposud se vše odehrávalo na papíře, nebo v laboratořích, příští rok se ale Kuiper konečně začne zhmotňovat. Amazon se totiž první listopadový den pochlubil, že si u federální telekomunikační komise zažádal o svolení prvních dvou ostrých startů z Mysu Canaveral.

Dojde k nim zhruba za rok – v posledním čtvrtletí 2022 – a na nízkou oběžnou dráhu se dostanou první dvě experimentální družice KuiperSat-1 a KuiperSat-2. Jelikož by jimi Amazon nezaplnil celou rezervovanou kapacitu v nosiči Atlas V, uzavřel kontrakt s další raketovou společností ABL Space Systems.

Raketa RS1 z 3D tiskárny

Možná jste už o ní slyšeli, je to totiž zástupce další generace výrobců komerčních nosičů, který jde svým způsobem ještě o něco dál než SpaceX. Aby ABL Space Systems snížil náklady na minimum, podstatnou část kovových dílů rakety RS1 vyrábí pomocí aditivní technologie – 3D tisku. Cílem startupu je vyvinout co nejjednodušší raketu včetně motoru s mobilní odpalovací platformou.

Klepněte pro větší obrázek
Odpalovací rampu i raketu R1 složíte na několik kamionů

Ta se totiž vejde do několika přepravních kontejnerů a lze ji celou snadno převézt na některé z pěti odpališť počínaje základnou Vandenberg v Kalifornii a Mysem Canaveral na Floridě, no a konče Kodiakem na Aljašce nebo pobřežní rezervací Wallops Island nedaleko hlavního města Washington.

Klepněte pro větší obrázek
Lokace pro start rakety z mobilní platformy ABL

Jedinou slabinou ABL Space Systems je tak nakonec to, že letos už podruhé změnila datum prvního zkušebního startu své rakety. Nejprve to mělo být do léta a nyní se firma dušuje, že to bude do konce roku ze základny na Aljašce.

Raketový drobeček za 12 milionů dolarů

RS1 je oproti sedmdesátimetrovému Falconu 9 nebo šedesátimetrovému Atlasu V vlastně docela malý drobeček. Dva stupně nosiče mají souhrnnou výšku 27 metrů a pohání je soustava motorů E2 na tekutý kyslík a upravený kerosin.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
První stupeň rakety R1 vyrobený aditivní technologií 3D tisku a zkouška motoru

S touto výbavičkou vynese RS1 na dráhu LEO až 1 350 kilogramů nákladu za 12 milionů dolarů. Cena tak dosahuje 8 888 až 12 000 dolarů/kilogram podle cílové výšky 200-500 km. Na první pohled to je mnohem vyšší pálka než v případě SpaceX a Falconu 9, u kterého může při celkové ceně letu okolo 50 milionů dolarů a nákladu až 15 600 kg kilogramový tarif klesnout na 3 205 dolarů.

Klepněte pro větší obrázek
Raketa vynese do vesmíru až 1 350 kg nákladu (na nejnižší oběžnou dráhu okolo 200 km)

Jenže ten Falcon musíte nejprve naplnit do posledního užitečného místa. Pokud chcete na orbitu dostat jen zlomek přepravní kapacity, nechcete se s nikým dělit a chcete mít hlavně celý let plně pod kontrolou včetně destinace, podobné minirakety mohou být mnohem vhodnější. Ostatně, jedním z klientů ABL pro rok 2023 je i samotná NASA.

Nechceme rušit astronomy jako SpaceX

První dvojice KuiperSatů se na LEO příliš dlouho neohřeje, po splnění mise totiž obě družice klesnou do svrchních vrstev atmosféry a shoří na uhel.

Amazon se chce zároveň hned na začátku vyvarovat nevole astronomů, kteří si stěžovali na světelný smog způsobený zejména první generací satelitů Starlink, a tak spolupracuje s odbornou komunitou. Součástí mise proto budou i jakési slunečníky, které mají otestovat, jak se sníží odrazivost slunečního světa od družic na nočním nebi.

Inženýři budou mít na test necelé 4 minuty

A jak bude mise probíhat? Při každém průletu dostanou inženýři k dispozici jen necelých 11 minut. Pozemní centrum by mělo navázat prvotní telemetrickou komunikaci na kmitočtu Ka v okamžiku, když KuiperSat vystoupá 5 stupňů nad obzor.

Klepněte pro větší obrázek
Časové okno při průletu družice

Zhruba po 145 sekundách vystoupá družice 20 stupňů nad obzor a naváže s pozemním centrem vysokorychlostní připojení. A konečně v čase +220 sekund by měl KuiperSat vystoupat 35 stupňů nad obzor, což je dostatečná výška k tomu, aby jej spatřila drobná anténa klienta – hypotetického zákazníka budoucí satelitní meshové sítě.

V tomto aktivním okně družice setrvá jen dalších 220 sekund, inženýři proto budou mít na praktické testy družice–klient vždy jen necelé 4 minuty! Poté KuiperSat opět klesne pod 35 stupňů nad obzorem a spojení postupně utichne.

Družice budou okolo Země kroužit ve výšce 590 kilometrů při inklinaci 35 stupňů a s periodou 96,5 minut.

Všudypřítomný a levnější satelitní internet

Amazon a jeho dceřiná společnost Kuiper Systems LCC jsou teprve na samotném počátku dlouhé cesty, pokud ale udrží podobné tempo jako Starlink, který se už pomalu otevírá i Evropě včetně Česka, ještě v tomto desetiletí bychom mohli mít na obloze hned dvě rozsáhlé meshové internetové sítě.

Tou dobou již kompletní Starlink a o něco menší Kuiper od Amazonu. Kdo ví, k čemu to povede. Snad ke snižování cen satelitního připojení, ty jsou totiž i v případě Starlinku pro běžného smrtelníka poměrně vysoké.

Diskuze (37) Další článek: Vy a počítač: Používáte VPN, Tor nebo jiné anonymizační technologie?

Témata článku: Google, Facebook, Vesmír, Internet, SpaceX, Země, USA, Amazon, Elon Musk, Wikipedia, Raketa, Starlink, Evropa, Wi-Fi, Alphabet, Boeing, Družice, Falcon, Jeff Bezos, Blue Origin, Island, Project Kuiper, Kodiak, Dolar, Aljaška



Nejlepší sluchátka, myši, klávesnice… Vybíráme osvědčený herní hardware pod stromeček

Nejlepší sluchátka, myši, klávesnice… Vybíráme osvědčený herní hardware pod stromeček

Důležitým parametrem herních sluchátek je pohodlnost a bezdrátová konektivita. U myší vybírejte podle oblíbeného žánru i ergonomie. Klávesnice kupujte ty mechanické a koukejte na jazyk potisku.

Stanislav Janů
Hardware
Na povrchu Měsíce je tolik kyslíku, že by stačil pro lidstvo na 100 tisíc let

Na povrchu Měsíce je tolik kyslíku, že by stačil pro lidstvo na 100 tisíc let

** Lidstvo se připravuje na kolonizaci Měsíce ** Jednou ze základních surovin, bez nichž se na naší přirozené družici neobejdeme, je nepochybně kyslík ** Kde ho vzít?

Stanislav Mihulka
KolonizaceMěsícO2
Zadejte tajný kód a můžete hrát. V telefonech s Androidem je ukrytá fotbalová hra Mini Cup

Zadejte tajný kód a můžete hrát. V telefonech s Androidem je ukrytá fotbalová hra Mini Cup

** Google si občas ve vyhledávači připraví skryté animace či hry ** Tentokrát se týká fotbalového mistrovství světa ** Stačí do vyhledávače v mobilu zadat dvojici slov...

Martin Chroust
VyhledávačSmartphonyMobilní hry
Týden Živě: Solární sluchátka a helmy, mobilní signál ve vlacích a nové iPady

Týden Živě: Solární sluchátka a helmy, mobilní signál ve vlacích a nové iPady

** Tuzemští operátoři zdražují, za tarify si připlatíme ** V prvním českém vlaku je opakovač mobilních signálů ** Apple ukázal nové iPady

Jakub ČížekJan Láska
Týden ŽivěVideo