Az űrinternet áttörése

Az űrinternet áttörése és következményei…

Nehéz lenne megfogni, hogy mihez kössük az űrből szolgáltatott internet-elérés mérföldköveit, mert az első sikeres kétirányú szolgáltatás, az EutelSat eBird után (2003-ban indult a műhold, 2005-ben a szolgáltatás) a GEO, vagyis kb. 36 ezer km magasságú körpályán keringő műholdak voltak a meghatározók, illetve már a közepes magasságban keringő Globalstar és Iridium műholdak is tudtak szolgáltatni, csak éppen méregdrágán és a GEO műholdakhoz képest sokkal kisebb sávszélességgel.

Az EutelSat eBird ábrája és szolgáltatási területe (@EutelSat)

Az áttörést valahol a mennyiségi előfizetőknél lehetne megfogni, és e téren a következő ugrás vitán felül a StarLink. A SpaceX saját űrinternet-szolgáltató cégének háttértörténetét többször megénekeltem már – röviden a WorldVu nevű cég a SpaceX Falcon rakétáival szerette volna a műholdjait a világűrbe juttatni, hogy onnan internetet szolgáltasson, de Elon Musk közvetlenül a befektetőihez, a Google-hoz fordult, hogy adják inkább neki a pénz, mert jobb és gyorsabb megoldást nyújt.

Ez pedig bevált, mert a StarLink megelőzte a potenciális konkurenseit, a 2021 februárjában indult előfizetéses szolgáltatás 2022 decemberére elérte az egymillió előfizetőt – persze hogy ez pontosan mit takar, azt nehéz megmondani, például beleszámítanak-e az Ukrajnának küldött (és értük feltehetően előfizetési díjat nem fizető) terminálok is.

Starlink műholdak közvetlenül a kibocsátásuk után (@SpaceX)

Ehhez persze szükséges az is, hogy a SpaceX-nél egy kézben megvan minden: műholdtervezés, műholdgyártás és persze a feljuttatáshoz szükséges hordozórakéta is. 2022-ben csak a StarLink műholdak indításhoz 34 (!) Falcon 9 indítás történt. Érdemes visszanézni a cikk elején, hogy Oroszország, amely elvben űrnagyhatalom lenne, összesen 22 indítást hajtott végre.

Ebből a 34-ből azonban volt egy kudarc is: 2022. február 3-án 49 Starlink műholdat állítottak volna pályára Falcon 9 rakétákkal, ám az erős naptevékenység miatt a mindössze 210 km-es alsó pályapont hatására 38 műhold visszatért a légkörbe és elégett. A 210 km-es magasság tudatosan választás volt a SpaceX részéről, hogy az esetleg működésképtelen műholdak gyorsan elégjenek a légkörben, és ne jelentsenek veszélyt a többi műholdra és rakétaindításra. Ez esetben a napkitörések következményeként a légkör ezen magasságban sűrűbb volt, mint eredetileg számolták, így a műholdak még ú.n. biztonsági módban (a legkisebb légellenállást biztosító pozícióban) sem tudtak az ionhajtóműveikkel kellő magasságba emelkedni, és végül a légellenállás győzedelmeskedett felettük.

A tapasztalatok alapján viszont a következő indításkor már 330 km-es, csaknem teljesen kör alakú pályára állították a Starlink műholdakat – azon az áron, hogy 49 helyett csak 46 műholdat tudtak így felküldeni.

Starlink v1.5 műhold fantáziarajza (@SpaceX)

A műholdak fejlesztésénél is extrém mód rugalmas a cég: a korai műholdakban például még nem volt műholdak közötti kommunikációt lehetővé tévő lézer alapú adatátvitel, amely az ú.n. 1.5-ös változatú műholdaktól jelent meg, amelyek 2021 szeptemberében indultak először a világűrbe. A fejlesztés része a légkörben való minél könnyebb elégés biztosítása, illetve a lehető legkisebb fényvisszaverés (erről még később szót ejtek).

A Starlink Gen2 műholdakról csak vázlatokat kaptunk, de így nézhet ki majd a kibocsátásuk (@SpaceX)

A második generáció (Starlink Gen2) egészen más szintre emeli a rendszert: amíg az első generáció nagyjából 260 kg, a V1.5 pedig kb. 295 kg volt, a második generáció már jóval nagyobbra készült, és eredendően a Starship orrán indulhatott volna a világűrbe. De a Starship késett, így a cég reagált: egyfelől lett egy kb. 330 kg-os változat, amely feltehetően egy némileg felturbózott V1.5, de a Gen2 műholdak számára megigényelt pályára fog állni. A második változat már sokkal nagyobb, mintegy 800 kg, tulajdonképpen egy csökkentett méretű Gen2 műhold, hogy beférjen a Falcon 9 áramvonalazó kúpja alá. A valódi Gen2 műholdak tömege a pletykák szerint 1,2 tonna körül kezdődik, de elérheti a két tonnát is, mérete pedig a hordozórakétába becsomagolva is 7x3,5 méter lesz, így csak a Starship lesz kellően nagy hozzájuk.

A Starlink oldalága lett a Starshield: dedikáltan az Egyesült Államok kormányával kötött nemzetbiztonsági szolgáltatásokra szakosodott cég, és bár a Starlink alatt kifejlesztett technológiákra építenek, a megrendelő által kért és biztosított további elemeket építenek be erre a célra épített műholdakba. Itt rakétaindítás-érzékelésre, rádióelektronikai felderítésre, földmegfigyelésre és még ki tudja, mire kell gondolni. A Starlinkkel a rendszer olyan szinten kapcsolatban lesz, hogy a tervek szerint annak műholdak közötti lézer-adatkapcsolatára rá fog tudni csatlakozni és azon keresztül kommunikálni.

OneWeb műholdak az Airbus összeszerelő csarnokában (@Airbus/OneWeb)

A OneWeb bizonyos szintig kakukktojás a Starlinkhez képest: a jelen tervek szerint nem lesz egyszerű előfizetési rendszerben elérhető, hanem a kormányzati ügynökségekkel, hadseregekkel, ipari felhasználókkal, viszontszolgáltatókkal kötött szerződés alapján szolgáltatnak. A hétköznapi átlagember így csak közvetve találkozhat a szolgáltatással, például mobilhálózatokat kiszolgálva vagy elzárt közösségek (pl. szigetek vagy félreeső, ritkán lakott vidékek) internetszolgáltatóján keresztül (vagyis a műhold egy helyi szolgáltató felé tart kapcsolatot, aki onnan maga intézi a felhasználók felé a hálózati elérést).

A OneWebet a 2020-as csődbe menekülés után megmentették – egyfelől Nagy-Britannia kormánya 500 millió fontot öntött a cégbe (amiért részesedést is kapott), így betársultak az indiai Bharti befektetési alap, a japán Softbank és a dél-koreai Hanwha mellé. A pénzügyi nehézségek miatt viszont további tőkebevonásra volt szükség, így egyesültek a francia székhelyű EutelSattal. Az egyesülés után Nagy-Britannia és a francia állam is tulajdonos lesz, és a OneWeb részvényesei mellett megmarad az EutelSat 49 tagállamának felügyelete is.

OneWeb műholdak indítása 2022 októberében a GSLV Mk.3 (LVM3) rakétával (@ISRO)

2022 végére 502 műholdjuk kering a Föld felett, a teljes rendszer 648 műholdból áll majd, ebből 600 aktív, 48 pedig közvetlen készenléti tartalék. Jelenleg 2023 elejére várható a teljes kiépítettség, és így már lehetőségük lesz a globális elérés biztosítására.

Greg Wyler, aki a WorldVu, majd az abból származtatott OneWeb alapítója, aki onnan távozni volt kénytelen a OneWeb csődeljárása után, nem szontyolodott el: E-Space néven új startupot alapított, a célja pedig az, hogy 300 ezer (nem elírás!) nano-műholddal valósítsa meg a műholdas internetszolgáltatást. Most még csak korai tervezés és befektetők bevonzása szintjén mozog a projekt, ám már most több neves szakembert sikerült begyűjteniük.

A Starlink és OneWeb legnagyobb kihívója a Amazon cég Project Kuiper műholdas internet-szolgáltatása, amely már sokszor szóba került az elmúlt években, de eddigi működésének kevés látványos eleme volt, ha csak azt nem vesszük annak, hogy kb. 10 milliárd dolláros költségvetéssel indultak neki, azaz ennyit szándékozott a cég erre a célra fordítani, ami finoman szólva is figyelemre méltó. 2022. április 5-én pedig már kinyilatkoztatások szintjén is a tettek mezejére léptek, összesen 68 (plusz 15 opciós) indításról írtak alá szerződést. Ebből a legtöbbet, 38-at az United Launch Alliance (ULA) Vulcan Centaur rakétája kapott, 18-at az ArianeSpace Ariane 6, míg a Blue Origin New Glennje 12-t, plusz 15 opciót. Itt jól látható az utóbbi cég közvetlen kötődése, hogy az Amazon alapítója egyben a Blue Origin alapítója is, de a jelek szerint bizonyos szintig szétosztják az indításokat, hogy egy hordozórakéta esetleges komolyabb tervezési vagy gyártási problémája kisebb kockázatot jelentsen. (Csak zárójelben: a Vulcan és New Glenn eközben ugyanazt a Be-4 hajtóművet használja majd, amit amúgy a Blue Origin gyárt.)…

Az Amazon által megrendelt indítások három, még fejlesztés alatt álló hordozórakétája (@Amazon)

A bejelentés azért is külön említésre méltó, mert a legnagyobb ilyen jellegű megbízás, amit valaha is egy cég adott. A SpaceX Starlink indításai mennyiség terén kétségkívül ezen a szinten mozognak vagy túl is szárnyalják azt, de ott egy cég a saját műholdjait juttatja fel. A Starlink két legfőbb konkurense közül a másik, a OneWeb már a Szojuz-indítások lefagyása után kénytelen-kelletlen a SpaceX-hez fordult, egyfelől mert ők a legolcsóbbak a piacon, másfelől mert jelenleg ők képesek a legrövidebb határidővel ilyen mennyiségű indítást bevállalni. Egyszerűen a Falcon 9 képében a kezükben van a piac jelenlegi legjobb eszköze. Az Amazon pedig tudatosan úgy döntött, hogy nem a SpaceX-hez talicskázza a pénzét, hanem inkább a konkurenseket igyekszik megrendelésekkel ellátni, hogy a versenyt valamennyire támogassa – még azon az áron is, hogy feltehetően sokkal magasabb árat fizet az indításokért, mintha a SpaceX-hez ment volna.

A Project Kuipernek azonban nagyon is iparkodnia kell, hogy talpra álljon: 2026-ra a 3236 műholdjának felét pályára kell állítania, különben elveszítheti az engedélyét, márpedig a kiválasztott három partnere közül egyik rakétája sem járt még a világűrben – nem csak a szerződés aláírásáig, de 2022 végéig sem. A cég egyik vezetője nem is zárta ki, hogy végül a SpaceX-hez fognak fordulni, ha úgy alakul a helyzet.

Az IRIS² tervezett felhasználási területei (@EU Space)

Ha esetleg eddig úgy gondoltad, kedves olvasó, hogy ennyi szolgáltató is sok, akkor jelezném, hogy még messze nincs vége a listának. Az EU „saját” globális hálózatot szeretne, amelyet részben állami pénzből, részben a piaci szereplők pénzéből építenének, a tervezett költség pedig 6 milliárd euró. Az Európai Parlament megállapodott arról, hogy 2,4 milliárd euró összeggel száll bele a projektbe, amelynek a neve jelenleg a neve IRIS² (az angol rövidítés kifejtésének értelmezés szerinti fordítása: műholdas infrastruktúra a stabilitásért, kapcsolatért és biztonságért). Ugyanakkor a rendszer még korai tervezési fázisban van, így sem a műholdak mérete, sem darabszáma vagy keringési pályája nem ismert.

Kína szintén saját globális rendszer kiépítésén dolgozik, sőt, ahogy a hírek szólnak, az állami rendszer kiépítésébe szinte minden, már valamit is elért kereskedelmi űripari céget is bevonnak, akár műholdépítésről, akár indítási szolgáltatásról van szó. A kérelem alapján közel 13 000 műholdból áll majd a mega-műholdrendszer, a kiépítése pedig 2026 körül kezdődhet meg.

A fentiekben azonban közös, hogy még csak formálódó rendszerekről beszélünk, miközben a Starlink már szolgáltat, a OneWeb pedig hamarosan képes lesz teljes értékű szolgáltatást nyújtani. Mindkét cégnek hosszú évek kellettek, mire eljutottak ide, tehát az új szereplőknek komoly hátrányból kellene felzárkózniuk.

Az Apple iPhone14 esetén elérhető műholdas segélyhívó felülete (@Apple)

A következő nagy lépés pedig a közvetlen műhold-mobil kapcsolat biztosítása lehet. Az Apple Észak-Amerikában beindított egy műholdas segélykérő szolgáltatást az iPhone 14-re a Globalstar műholdjaival (ezt a Huawei követte a Mate 50-nel, amely a Beidou műholdakat használja), amely a szabad ég alatt, a telefont megfelelő irányba tartva képes egy SOS jelzést küldeni, sőt, kétirányú az adatkapcsolat, mert visszajelzést is kap a telefonra a felhasználó (2022 decemberétől egyébként már az EU egyes országaiban is elérhető ez a szolgáltatás). A technológia még gyerekcipőben jár, de már működik. A T-Mobile leányvállalata az Egyesült Államokban és a SpaceX már be is jelentette, hogy 2023-ban közvetlen telefon-műhold kapcsolat kísérleti fázist indítanak, amelyhez a Starlink Gen2 műholdak egy részén legalább is lesz egy 25 m² -es antenna.

További cégek is állnak még a startvonalon: a Lynk nevű cég pizzásdoboz méretű műholdakból szeretne egy kisebb, 50 példányos hálózatot kiépíteni 2023 végére, az AST Spacemobile első kísérleti műholdja, a BlueWalker-3 pedig 2022 szeptemberében már pályára állt, hogy a rendszer életképességét vizsgálják. Utóbbi érdekessége, hogy 64 négyzetméteresre nyílik ki az antennája. A BlueBird elnevezésű sorozatgyártott műholdakból az első öt még ugyanilyen lesz, majd az utána következőké még nagyobb lesz, és 168 darabból állna majd a teljes raj.

A BlueWalker-3 műhold antennája kiterített állapotban (@AST Spacemobile)

Láthatóan egyre inkább afelé haladunk, hogy a mobil adótornyok a városokban, sűrűn lakott területeken lesznek szükségesek (és ezen tornyok is lehetnek műholdkapcsolatúak), a lakott területeken kívül pedig a közvetlen műholdas kapcsolat lehet a jövő. Még ha elsőre badarságnak is tűnik, a fentiek alapján a megvalósítás úton van, és ez ismét egy újabb ugrás lesz a kommunikáció alapú társadalomnak: az eddig félreeső területeken is, legyen az az óceán vagy akár a sivatag közepén, viszonylag olcsó és gyors hálózati kapcsolat lesz biztosítható alacsony késleltetéssel. Persze ez piszok sok műholdat követel meg…

Ezzel eljutottunk egy alapvető kritikához: a sok műhold fényszennyezéséhez. Ez a Starlink után különösen a BlueWalker-3 esetében került felszínre, mivel a műhold fényessége megközelítheti az 1-es értéket, vagyis olyan fényes lehet, mint például az ISS. A probléma itt az, hogy rengeteg ilyen műhold fog keringeni odafent. Az áttörés várat magára, jelenleg a csillagászok jobbára keresik a megoldásokat, hogy lehetne esetleg mesterségesen kiszűrni a fényszennyezést. A műholdak tervezői és gyártói pedig keresik a megoldásokat, hogy lehetne minél kevesebb napfényt a Föld felé visszaverni. A Starlink például ú.n. dielektromos borítással próbálja csökkenteni.

A Bluewalker-3 útja az égen egy hosszú expozíciós idejű felvételen (@KPNO/Noirlab/IAU/SKAO/NSF)

A másik nagy kritika pedig az ütközések lehetősége. A nagyhatalmaknál, illetve egyes középhatalmaknál eddig is volt állami szintű folyamatos űrbéli objektumkövetés, de több tízezer műhold egy teljesen új helyzetet teremt. Ráadásul az állami szervek igazából továbbra is csak keresik a folyamatokat és megoldásokat, az országok közötti kapcsolat pedig még kevésbé áll készen erre.

Ennek ékes példája volt, mikor Kína az ENSZ-hez fordult amiatt, hogy a Starlink-1095 és a Starlink-2305 műhold is véleményük szerint veszélyesen megközelítette a TienKung űrállomásukat, illetve plusz feladatokat rótt az űrállomás személyzetére és a földi irányításra. A helyzet fonákja, hogy nincs kiépített kommunikációs csatorna vagy eljárás az ilyen helyzetekre, így igazából a SpaceX sem tudta, hogy kell-e, és ha igen, akkor pontosan kinek értesítést küldenie. A heves kínai reakciókra az Egyesült Államok nem kevésbé heves ellenriposzttal válaszolt, mely szerint a két műhold a saját elemzésük szerint nem jelentett veszélyt az űrállomásra, és nem mellesleg ez a két eset mindössze a kínai űrállomáshoz közel kerülő tárgyak 7%-át teszik ki. Sokkal többször kellett például a 2007-ben történt kínai műhold-megsemmisítési gyakorlat keretében keletkezett űrszemét miatt pályát módosítani.

A vita vége persze az, hogy Kína és az Egyesült Államok megegyezett egy közös kommunikációs csatorna kiépítéséről, hogy a jövőben az efféle eseteket időben tudják a másik félnek jelezni.
Ugyanakkor még mindig kérdéses, hogy mi lesz a jövőben, ha már a jelen helyzetben is feszültségekhez vezet, mikor ez még „csak” nagyjából 3200 Starlink műholdat, illetve 500 OneWeb műholdat jelent – miközben bő húszezer műhold várható 2030-ig, de ez akár negyvenezerig is felmehet, ha mindenki megvalósítja a terveit.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!