?

Log in

No account? Create an account

Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Как изменился Starlink от SpaceX
lozga
Быстро бежит время. Кажется, еще вчера мы удивлялись сверхамбициозным планам SpaceX вывести на орбиту 12 000 спутников, а сейчас новостью недели стал запуск первых шестидесяти аппаратов. В чем-то проект изменился, и, на мой взгляд, интересно сравнить текущее состояние с теми планами, которые будоражили общественность в 2016 и 2017 годах.

01.jpeg
Спутники Starlink на диспенсере, фото SpaceX

Прежде всего, изменились физические характеристики самих спутников. В заявке 2016 года их масса была указана как 386 кг, а размеры (без солнечных панелей) - 4х1,8х1,2 метра. В результате по примерным расчетам одна ракета-носитель Falcon 9 смогла бы вывести примерно 23 спутника по массе, и всего в районе 8 влезло бы под обтекатель. Тестовые MicroSat-2A/B имели массу приблизительно 400 кг и размеры 1х0,7х0,7 метра, но, в силу их экспериментального характера, это ни о чем не говорило. Так что, когда 12 мая в твиттере Маска появилось фото обтекателя, под которым уместились 60 плоских спутников, это было большим сюрпризом.

<02.jpeg
Спутники на диспенсере, фото SpaceX

Масса отправившихся на орбиту аппаратов оказалась равной 227 кг, а размер можно оценить по диаметру обтекателя как примерно 2,4х1 метра. Подобный инженерный финт заметно облегчает задачу запуска, но будет интересно когда-нибудь почитать (пока что эти данные не публикуются), какие процессы применяет SpaceX на их производстве. До сих пор спутник остается устройством, финальная сборка которого производится сравнительно медленно и в основном вручную. А еще каждый аппарат надо подвергнуть продолжительным и скрупулезным испытаниям, что также занимает время и ресурсы.

03.gif
Раскрытие солнечных панелей, анимация SpaceX

Конструкция спутников, к сожалению, не раскрывалась, так что мы не сможем оценить, насколько она изменилась. Но по крайней мере один факт можно установить. В исходной заявке 2016 года были упомянуты две солнечные панели 6х2 метра в раскрытом состоянии, а у запущенных спутников Starlink она одна, но сравнимой площади (12 секций длиной в районе 2,4 м, а шириной меньше метра). А вот фазированные антенны для связи с абонентами упоминались и в исходной заявке, так что здесь ничего не изменилось.

Любопытная история приключилась и с орбитальными параметрами. В изначальной заявке фигурировала орбита высотой 1150-1325 км. И, когда весной 2018 полетели экспериментальные MicroSat-2A/B, ожидалось, что они будут поднимать орбиту с 511 км до 1125, причем это даже подтверждалось планами, которые SpaceX отправила в Федеральную комиссию по связи (FCC) незадолго до запуска. Однако оба спутника остались на исходной орбите, что вызвало разговоры о их поломке. SpaceX официально это отрицала, а вскоре появилось и новое письмо в FCC, в котором говорилось, что высота в районе 500 км дает новые возможности, упрощает конструкцию и уменьшает задержку сигнала, так что спутники останутся на ней. В результате тот факт, что первые спутники Starlink были выведены на орбиту 440 км и будут подниматься до целевой в 550 км, был, в общем, ожидаем. Учитывая большое количество аппаратов, это имеет как минимум одно полезное свойство - сломавшиеся спутники будут самостоятельно сходить с орбиты за приемлемые сроки (называется диапазон год-полтора).

Еще одно отличие состоит в том, что экспериментальные аппараты были запущены на полярную орбиту, а вот первые серийные - на орбиту наклонением всего 53°. В заявке от ноября 2018 указывается, что с такого наклонения спутники смогут обслуживать абонентов до примерно 57 широты, а тем, кто выше, предоставят сервис спутники на полярных орбитах, количество которых не указано - все 1584 спутника, согласно заявке, должны будут работать на орбите наклонением 53°. Похоже, что интерес Starlink сосредоточен пока что на клиентах не выше 57 широты.

04.gif
Отделение спутников Starlink, кадры из трансляции пуска

Самое драматичное число, количество аппаратов в группировке, также подверглось изменениям. После того, как в FCC пошли заявки на мегагруппировки из сотен и тысяч спутников, комиссия задалась резонным вопросом "а что если эти господа просто хотят застолбить частотный и орбитальный диапазон без разворачивания созвездия в обозримые сроки?" и ввела ограничение в девять лет - в течение шести нужно развернуть не менее половины группировки, а за оставшиеся три запустить остальные, иначе заявка аннулируется, и количество спутников замораживается на уже запущенном. Четкий дедлайн подействовал на отрасль оздоравливающе - SpaceX формально не отказалась от планов запустить когда-нибудь 12 тысяч спутников, но реально планирует пока только 1584. А до конца года ожидается еще минимум два и максимум шесть запусков, в зависимости от того, как поведет себя первая серия.

05.jpeg
Антенны с фазированной решеткой производства компании ThinKom, фото ThinKom

До сих пор мало что известно о наземных станциях, которые будут связываться со спутниками. Вопреки живучему мифу, с обычных телефонов получить интернет со Starlink не получится. И именно управление ввозом оборудования для связи, а не "глушение спутников", позволит странам, при желании, контролировать свои рынки интернета. В недавнем интервью Маск сообщил только, что наземная станция будет использовать антенну с фазированной решеткой размером с коробку для пиццы. Такую станцию теоретически можно будет поставить на автомобиль, но вопрос упирается в цену, которая пока не называется. В целом же стоит отметить, что антенны с ФАР уже встречаются на кораблях и самолетах, но еще не распространились на рынке бытовой электроники.

Также забавно, что до сих пор живуч миф о бесплатности "интернета от SpaceX". Starlink - это коммерческий проект, и в свежем интервью Маск сказал, что система сможет достичь работоспособности при 800 спутниках, а конкурентоспособной сможет стать при примерно 1000. Конкретные цены и тарифные планы пока не названы. Так что если вы вдруг увидите в списке Wi-Fi сетей что-нибудь вроде "FREE SPACEX STARLINK", то это в лучшем случае шутники, а в худшем - банальные мошенники.

Амбициозный проект Starlink приходит не на пустой рынок - на поверхности уже широко распространился проводной интернет, и собираются внедрять уже 5G для мобильного. Для удаленных абонентов с небольшим трафиком есть Iridium, Globalstar, Orbcomm или даже отечественный "Гонец". И параллельно уже начал запускать свои спутники похожий на Starlink проект OneWeb. Так что будущее Starlink предсказать практически невозможно, но, по крайней мере, точно известно, что наблюдать это будет интересно.

Кстати о наблюдениях. Пока спутники летят группой, полоска ярких точек симпатично смотрится на небе. Астрономы-любители и астрофотографы наблюдают ее с момента запуска. Лично мне полоска показалась заметной только боковым зрением, но в сети можно найти красивые фото, видео и анимацию. А узнать, когда над вами пролетит "паровозик" Starlink можно, например, тут или тут.

06.gif

07.gif

Небольшое объявление: 30 мая — 1 июня буду в Санкт-Петербурге, 30 прочитаю лекцию "Байки программы Apollo" (регистрироваться тут), затем буду на SQADays-25.

Нажмите эту кнопку, и вам будет приходить сообщение, когда выйдет мой новый пост.


Я в социальных сетях:Вконтакте, Facebook, Twitter, Instagram, YouTube
Поблагодарить деньгами: Яндекс.Деньги, PayPal, Webmoney

attentioneer.jpg

Записи из этого журнала по тегу «частный космос»


promo lozga november 4, 2014 17:00
Buy for 50 tokens
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…

  • 1
Уместное предупреждение.

Так что если вы вдруг увидите в списке Wi-Fi сетей что-нибудь вроде "FREE SPACEX STARLINK", то это в лучшем случае шутники, а в худшем - банальные мошенники.

Впрочем, "Лох не мамонт, не вымрет"...

Астрономы не жалуются? или с Земли уже ни кто не наблюдает за звездами.

Еще чуть чуть и можно рекламный банер на весь мир запустить разрешением 200х60. Кто первый?

Орбитальная механика говорит, что цепочку построить легко, а вот экран с шириной и высотой - уже гораздо сложнее.

---До сих пор спутник остается устройством, финальная сборка которого производится сравнительно медленно и в основном вручную. А еще каждый аппарат надо подвергнуть продолжительным и скрупулезным испытаниям, что также занимает время и ресурсы.

Обычно используется блочная сборка с тремя или более этапами тестирования. На каждом этапе идет тестирование, используются специализированные стенды.

Гипотеза.

---Однако оба спутника остались на исходной орбите, что вызвало разговоры о их поломке. SpaceX официально это отрицала, а вскоре появилось и новое письмо в FCC, в котором говорилось, что высота в районе 500 км дает новые возможности, упрощает конструкцию и уменьшает задержку сигнала, так что спутники останутся на ней.

Данные два спутника и есть "стенд".

Произведенные спутники в "наземном подключении" связываются с орбитальными, используя их как стенд. В силу многоканальности аппаратуры можно провести одновременный тест нескольких (многих) спутников за раз, а низкая орбита дает большое количество "окон" для тестирования в течение суток. Орбитальное, "боевое" расположение тестирующих спутников создает оптимальные условия для проведения комплексных тестов по шумам, уровням сигнала и погодным условиям. Грубо говоря - все 60 спутников можно было тестануть за один заход, при этом не требовались специализированные помещения, оборудования и прочие дорогостоящие штуки.

Тот факт, что начинка спутников является "умной", предполагает на этапе тестирования специализированные "инженерные" прошивки, программно реализующие функции тестовых стендов. Затем прошивки меняются на "боевые", и спутники готовы к запуску.

Теперь по сборке аппаратов.

Три проблемы - электропитание, ориентация и температурный режим. И здесь мы приходим к особенностям производства.

В обычных спутниках часто аппаратура находится в газонаполненном объеме (для теплопередачи). Герметичность, поддержание давления... Нафиг. Объем негерметичен, теплораспределение производится:

1. От слабогреющихся компонент - платой.
2. От среднегреющихся компонент - специальными медными слоями (экранами), сформированными при компоновке платы.
3. Сильногреющиеся компоненты и экраны среднегреющихся подсоединены тепловыми трубками к системе теплораспределения и теплоотвода, выведенных на внешние радиаторы системы охлаждения. Внешние радиаторы образуют корпус спутника.

Работа компонент в вакууме гарантирует отсутствие процессов окисления и вообще химического взаимодействия компонент со средой, образования росы и прочего. Теплораспределение тепловыми трубками, а также заранее рассчитанный баланс тепла для рабочего цикла на целевой орбите являются неуправляемой, "аналоговой" системой теплового контроля аппарата. Гипотеза - солнечные батареи могут использоваться также в качестве радиаторов системы охлаждения аппарата, задействованными через тепловые насосы "элементы Пельте".

Обычно в спутниках отдельные блоки производятся и тестируются отдельно. На месте они соединяются жгутами проводов. Это требует особо надежных разъемов, тщательного крепления жгутов и шлейфов, тестирования жгутов и шлейфов - и эти работы надо выполнять в тесном и неудобном объеме спутника. Это время и усилия.

Предполагаю, что основой внутреннего конструктива данных спутников является плотный безжгутовый монтаж прямо на системе теплоотвода. То есть - у нас есть некий конструктив корпуса, внутрь которого вставлены тепловые трубки. Платы монтируются прямо на него, за счет прилегания формируя термоконтакт. Между собой платы соединяются индустриальными многоштыревыми разъемами. Применение антенн с фазовой решеткой избавляет от фидерного хозяйства, которое требует особой компоновки. Получившийся "пакет" плат, для обеспечения работы в условиях температурного расширения и необходимости плотного термоинтерфейса и электроинтерфейса, не просто закручивается на "винтики", а "винтики с пружинным поджимом". Таким образом, вопрос правильности и надежности монтажа решается не на этапе сборки, а на этапе проектирования, и собрать спутник неправильно, или некачественно, просто невозможно.

---но будет интересно когда-нибудь почитать (пока что эти данные не публикуются), какие процессы применяет SpaceX на их производстве

Ну что, Филлипп, так нормально?

Утверждается, что первая серия в 60 штук общаться между собой не умеет. И тестирование - это не только проверка связи, а еще вибрационные, термовакуумные и другие испытания.

Здравствуйте! Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal России! Подробнее о рейтинге читайте в Справке.

Филипп спасибо , очень хорошо изложено.
И да самый проблемный элемент Асей истории с ЛЕО группировками это абонентский терминал , пока дальше всего продвинулась Kymeta, при том что опаздывает уже Года на три от обещанных сроков и на сегодня ее терминал ( размер примерно 80 на. 80 см) стоит от 25000 долларов и не работает при углах места меньше 30 градусов ( это вообще слабое место для всех ФАР)
Посмотрим как Спейс Х будут решать эту проблему, OneWEB просто перефокусировался с рынка дешевого интернета для Африки на рынок мобильного инета для авиации и судов

Для кораблей уже есть геостационарные решения, а для самолетов - еще и наземные сотовые. Так что легко не будет.

Когда у нас есть созвездие в 12000 спутников (или хотя бы в 60) можно уже ни слишком сильно париться по поводу надежности. Возможно, что дешевле заложить в проект выход из строя этак до 10% спутников, но зато существенно удешевить монтаж и сократить время на испытания.

скорее всего так и сделано, Маск говорил про отдельную фабрику для спутников, так что, похоже., их клепают на конвеере

На хабре есть статья по анализу "здоровья" спутников.
До пяти спутников ведут себя странно...

по тестам..
В качестве предположения СПейс Х сильно изменил подход к самому процессу тестирования ИСЗ, слова Маска , что если при выводе ИСЗ будут сталкиваться и мол ничего страшого если пара из них выйдет из строя это новый подход, когда речь идет не об одном ИСЗ за 200 млн долларов и на 15 лет работы, а о сотнях по полмиллиона и на 5 лет, нет проблем с тем что 3-6% из них выйдут из строя и не обязательно все ИСЗ гонять полный тестовый цикл в акустических камерах и вибростендах . По принципу патронного завода Гоняем 2-3 из всей партии и если ОК, то считаем что все ИСЗ можно запускать..

Re: да еще

Я скорее поверю в автоматизированное тестирование по сокращенной программе, но всех. Даже если отбросить печальную историю НК-15 на Н-1, выборочное тестирование не поймает полные отказы из-за брака деталей/сборки.

Edited at 2019-05-27 09:45 (UTC)

> размер можно оценить по диаметру обтекателя как примерно 2,4х1 метра

Как у вас получился такой размер? В окружность диаметром 4,6 м можно вписать квадрат 3,25 х 3,25 м.

На Reddit прикидывали. Но там же есть версия, что длина 2,8 м.

вот вот - как убирать потом будут этот космический мусор.

>>>>мало что известно о наземных станциях, которые будут связываться со спутниками. Вопреки живучему мифу, с обычных телефонов получить интернет со Starlink не получится.

спасибо -развеяли миф в моей башке

Учитывая что нужно 12 тысяч спутников на орбите им придется пускать ракеты раз в два-три дня, сомневаюсь что спейс икс способна обеспечить такой темп. Иначе спутники выведенные на орбиту первыми к концу формирования группировки уже потеряют львиную долю ресурса.

про 12 тысяч

это было, когда все хотели захапать спектр и подавали заявки ю
потом FCC ввело правили 50% группировки за первые 6 лет и задор у все пропал.. Тот же Маск подал новую заявку на 1584 ИСЗ а в твиттере пишет, что в общем и при 1000 работать будет :-)

Вчера сидели после закрытия SQA-Days25 на диванчиках, беседовали:)

Посмотрел тарифы по ссылке, 2 мб трафика...скорее это для текстовых сообщений чем для интернета.

  • 1