Космос Илона Маска
24 мая 2019 года компания SpaceX запустила сразу 60 спутников для обеспечения низкоорбитального спутникового интернета.
В отличие от прежнего «интернета с орбиты», речь идет не о неудобном решении для отдаленных мест, где никакого другого варианта просто нет. SpaceX планирует отобрать примерно половину клиентов у остальных провайдеров по всему миру — за счет меньшей цены и большей скорости. Вполне возможно, у нее и ее «спутниковых» конкурентов получится потеснить 4G и проводной интернет.
Почему спутниковый интернет сегодня намного хуже, чем обычный?
Мировая сеть попадает в дом большинства жителей планеты по оптоволоконной линии. Это довольно быстрый «поставщик», но он годится только для мест с высокой плотностью населения. Более половины населения планеты живет совсем иначе, за городом или в пригородах — в малоэтажной застройке с умеренной плотностью населения. Причем относится это не только к Индии и так далее, но и, например, к США. Никаких перспектив переселиться в квартиры у жителей таких стран зачастую нет: в той же Америке положено по 77 квадратных метров жилой площади на одного человека — городские квартиры на 200 квадратных метров будут просто слишком дороги. В малоэтажной застройке тянуть кабель экономически бессмысленно — плотность клиентов низковата.
Пока в таких местах выручает 4G. Но такой беспроводной интернет может быть либо дорогим (как в США, где счет за него может превысить $50 в месяц), либо ограниченным по площади покрытия (как в России). Причина — в том, что действительно большая пропускная способность канала связи легко достигается при использовании сравнительно коротких радиоволн. Но короткие радиоволны, как правило, лучше поглощаются атмосферой — а значит, вышки для действительно широкополосного беспроводного интернета надо ставить очень часто. В США за это платит богатый потребитель. В России потребитель столько заплатить не может, поэтому его 4G-интернет часто кончается сразу у городской окраины.
Спутник: спасение или пустышка?
Вышка с условным 4G-ретранслятором покрывает тем большую площадь, чем больше ее высота. Довольно давно многие компании задумались: почему бы не поднять «вышку» в космос? На геостационарной орбите (~36 000 км) никакого воздуха нет, радиоволны поглощаются слабо. Орбита эта потому и называется геостационарной, что спутник на ней непрерывно висит над одним и тем же местом земной поверхности, причем покрывает иногда чуть ли не половину земного шара. Уже в 1990-е годы начались работы над таким спутниковым интернетом, хотя заметные практические результаты пошли только в XXI веке.
Но гладко было лишь на бумаге для презентаций. В реальной жизни радиосигнал с пакетами данных для клиента сначала уходит от сервера провайдера на Земле к спутнику на геостационарной орбите, а потом — идет оттуда обратно, к клиенту. 36 000 плюс 36 000 — итого от 72 000 км, уже четверть световой секунды. На практике замеры американских правительственных регуляторов показывают картину еще хуже: задержка прохождения пакета с данными для спутникового интернета сегодня в среднем 0,6 с. Видеочат или онлайн-игра с такой задержкой — это несерьезно. Массовый клиент к такому провайдеру не пойдет, а там, где нет массового клиента, цены по определению низкими быть не могут. В итоге спутниковый интернет остается не только тормозным, но и весьма дорогим — в разы дороже, чем 4G или кабель.
Все ниже и ниже
60 спутников, запущенных SpaceX 24 мая 2019 года, из совсем другой породы. Это сравнительно небольшие (227 кг каждый) аппараты, оснащенные плоскими антеннами, построенными по принципу фазированной антенной решетки — что позволяет им программно управлять направлением излучения радиоволн без изменения физического положения собственной антенны. Самое главное — они не висят над выбранным куском планеты неподвижно на 36 000 км, а вращаются вокруг нее на высоте 440−550 км, примерно на высоте МКС. Это в 60−80 раз ниже, чем у существующих систем спутникового интернета, а значит, задержка при прохождении сигнала потенциально в 60−80 раз меньше — по расчетам SpaceX она не превысит 25 тысячных секунды, против минимум 600 тысячных секундыу «геостационарного» спутникового интернета.
Это ведет к сразу нескольким очень важным последствиям. Во‑первых, с такой небольшой задержкой уже можно браться за массового потребителя. Измерения американского правительственного регулятора FCC показывают, что задержка в 25 тысячных секунды — типичная для среднего американского кабельного провайдера. Во‑вторых, передавая данные с задержкой в десятки раз меньше, можно передавать их значительно быстрее — то есть один спутник SpaceX может обслужить больше клиентов, чем один спутник традиционного «геостационарного» интернета.
Всего SpaceX собирается запустить в космос 11 943 спутника — 1584 на орбите в 550 км, 7518 — на 340 км и 2841 — на 1150 км. На эти запуски уже получены разрешения американских властей. Более высокие эшелоны спутников будут играть роль посредников для спутников более низких эшелонов — пользуясь отсутствием атмосферы, они станут передавать им по сверхбыстрым системам лазерной связи данные от наземных серверов.
Пока запущены только тестовые шесть десятков спутников — на орбиту высотой в 440 км, откуда они на своих собственных двигателях, выбрасывающих криптон, постепенно поднимутся на 550 км. Цель их эксплуатации — накопление опыта работы с наземными терминалами, впервые имеющими дело со столь низкоорбитальными интернет-спутниками. Терминалом называют конечное устройство размером со сложенный ноутбук, на который приходит сигнал от спутника — и от которого сигнал передается на клиентское устройство, роутер, ноутбук или ПК.
Сегодняшние интернет-спутники на геостационарных орбитах способны обслуживать до 1200 одновременных подключений наземных клиентов. Сколько смогут обслуживать спутники SpaceX, пока неясно — меньшая высота делает их работу, с одной стороны, проще, а с другой — сложнее, потому что они будут все время двигаться относительно наземного клиента и переключать его с одного спутника на другой. Но даже если спутник сможет «тянуть» только по 1200 подключений одновременно, дюжина тысяч спутников сможет обслужить более 14 миллионов терминалов.
Скорость каждого канала Илон Маск, глава SpaceX, обозначил в 1 гигабит в секунду. Широкополосное подключение сегодня обычно дает 20 мегабит в секунду. То есть один терминал в теории может дать связь десяткам наземных устройств, подключенных, допустим, к обычному роутеру, связанному с терминалом, принимающим сигнал со спутника SpaceX. Следовательно, теоретически такая группировка спутников может обслуживать сотни миллионов пользователей.
Однако SpaceX оценивает возможное число подключений для каждого спутника куда более оптимистично. В компании считают, что смогут обслуживать сразу 50% всех подключенных к интернету устройств на планете Земля. Иначе говоря — отнять половину мирового рынка интернета у уже существующих провайдеров. Причем благодаря гигабитной скорости и относительно низкой цене SpaceX рассчитывает обрабатывать 10% всего интернет-трафика даже в крупных городах — то есть напрямую атаковать даже кабельных и 4G-операторов там, где их инфраструктура развита лучше всего.
Зачем SpaceX хочет стать крупнейшим провайдером на Земле?
Итак, глобальный спутниковый интернет только одной компании сегодня уже нацелен на 50% от всего мирового рынка интернет-подключений. Речь идет о более чем миллиарде клиентов с соответствующим объемом продаж. Согласно утекшим в Wall Street Journal данным, SpaceX во второй половине 2020-х годов рассчитывает получать от мирового рынка коммерческих космических запусков $5 миллиардов выручки в год (полтора годовых бюджета Роскосмоса, для сравнения), а от спутникового интернета — $30 миллиардов. Из космического извозчика SpaceX мечтает вырасти во что-то вроде всемирного провайдера-монополиста, крупнейшего на планете.
Выделено жёлтым — планируемая выручка SpaceX от пусков, выделено розовым — от захвата мирового рынка интернет-услуг
Ключевая причина таких наполеоновских амбиций довольно проста. Илон Маск планирует полеты людей на Марс — с помощью строящейся сейчас его компанией многоразовой системы Starship. Это комбинация очень большой (весом в тысячи тонн) первой ступени ракеты и второй ступени, одновременно являющейся космическим кораблем. Внутренний объем этого корабля — более 800 кубических метров, больше, чем у МКС. Закончить разработку такого корабля и носителя Маск может, но окупить ее он сможет только при наличии очень большого спроса.
Любой анализ космического рынка показывает, что на сегодня такого спроса нет: Falcon 9, поднимающие до 20 тонн, справляются со всеми текущими заказами, оставляя российским ракетам только крошки с еще недавно принадлежавшего им рынка космических запусков. Нынешний рынок просто слишком мал для такого монстра, как Starship, и у SpaceX нет выхода, кроме как создать спрос на столь огромный корабль искусственно.
Система спутникового интернета Starlink, как ее называют в компании, из-за низкоорбитальности спутников требует большого их количества — иначе уход одного спутника за горизонт оставит клиента без связи. Спутники на 350 км через несколько лет службы за счет торможения о молекулы газов будут падать в атмосферу и там сгорать, обеспечивая тем самым отсутствие опасного космического мусора на орбите. И это значит, что поддержание группировки будет требовать запуска пары тысяч новых спутников каждый год. Falcon 9 может вывести по 60 таких спутников за раз, но Starship в несколько раз больше и мощнее — он сможет запускать сотни таких устройств за каждый пуск.
Фактически проект глобального спутникового интернета SpaceX — каша из топора, проект, в котором хитрый выходец из Африки хочет заставить остальное человечество заплатить за свои дорогостоящие марсианские проекты. Однако если скорость нового низкоорбитального спутникового интернета окажется близкой к обещанной, а цена — умеренной, то вряд ли у нас будет повод жаловаться на хитрость Илона Маска. Ведь тогда проклятия медленному интернету на даче вполне могут уйти в прошлое: Россия — страна большая и просто в силу географии наверняка попадет в зону покрытия новой системы спутникового интернета.
Разумеется, реальный рынок отличается от свободного рынка из учебника тем, что он и близко не свободен. То есть наши госструктуры вполне могут просто не разрешить SpaceX продавать свои принимающие клиентские устройства в нашей стране и тем самым заблокировать усилия компании у нас. Тем не менее прогресс так не остановить: о намерении создать аналогичные Starlink системы уже заявили очень многие игроки, включая таких крупных, как Amazon.
От Гагарина до Маска
«Быть первым в космосе, вступить один на один в небывалый поединок с природой — можно ли мечтать о большем?»
12 апреля 1961 года Юрий Гагарин совершил первый в истории человечества полет в космос. Это событие дало старт празднику и космической гонке между закадычными врагами: СССР и США. Юрий Гагарин, как говорили бы сегодня, проснулся знаменитым сразу после приземления. Держащаяся в строгом секрете миссия была раскрыта после удачного возвращения Гагарина домой. Ему сразу же дали звание майора, в честь него устроили демонстрацию, женщины стали называть новорождённых Юрами, а в США в высших эшелонах власти случались сердечные приступы: как же СССР мог их обойти.
А тем временем Гагарин становился не просто первым космонавтом, он превращался в главного советского человека — в знамя и символ, которые гордо водрузили на вершину идеологического Олимпа. Гагарина возят по всему земному шару, показывая иностранцам в качестве образца советского человека. Он красив, скромен, хорошо сложен, умеет говорить правильные вещи, да к тому же неоспоримый герой. В каждой стране его награждают грамотами и встречают с почестями. Гагарин даже посещает главных врагов России — англичан. И даже там космонавту рады и восхищены им.
Вот только дома Юрия оберегают как зеницу ока, не давая работать так, как он мечтал. Его больше не допускают к сложным полетам, боясь потерять «символ». Что все равно не убережет первого космонавта от гибели в небе. Совершая достаточно безопасный полет на самолёте МиГ-15УТИ под руководством опытного инструктора В. С. Серёгина, Юрий Гагарин погибает. Урны с прахом Гагарина и Серёгина были захоронены в Кремлёвской стене. Из-за смерти первого человека в космосе был объявлен всесоюзный траур, что раньше было возможно лишь при уходе из жизни первых лиц СССР.
«Люди будут летать в космос по профсоюзным путевкам».
Имя Сергея Королева было долго засекречено наравне с его разработками и изобретениями. Это поистине гений инженерного мастерства и человек несгибаемой воли и силы духа. Именно Королев отвечал за запуск первого искусственного спутника Земли. И именно Королев руководил первым полетом в космос Юрия Гагарина. Еще будучи ребенком, будущий конструктор живо интересовался авиацией, горел мечтой о космосе и безостановочно изобретал. После ряда успешных запусков крылатых ракет в 1938 году Королев был арестован по обвинению во вредительстве (ему приписывали участие в троцкистской организации, подрывающей государственную промышленность), подвержен пыткам и приговорен к 10 годам.
Спустя 2 года после приговора и тяжелых работ Королев был направлен в знаменитую «шарашку» под руководством заключенного Туполева. Там он работал над созданием бомбардировщиков Пе-2 и Ту-2. Успех в «шарашке» стал поводом к переводу Королева в другое КБ тюремного типа, где велись работы над новыми ракетными двигателями. Только в 1944 году ученого освободили, но не реабилитировали (хотя Королев был абсолютно невиновен). Неозлобленный, с невероятно неисчерпаемым энтузиазмом, он создает первый в мире искусственный спутник Земли, три автоматические станции к Луне, «запускает» в космос Гагарина, создав первый пилотируемый космический корабль «Восток-1», и поражает мир выходом человека в открытый космос. Гениальный конструктор начинает работу над пилотируемой ДОС (долговременной орбитальной станцией), но не успевает ее закончить. У Сергея Королева обнаруживают злокачественную опухоль, атеросклеротический кардиосклероз, склероз мозговых артерий, эмфизему лёгких и травму челюсти, полученную им при пытках. Прах Сергея Королева был похоронен в некрополе Кремлевской стены. На самом почетном и самом страшном кладбище советского времени.
«Если женщины могут быть железнодорожниками в России, почему они не могут летать в космос?»
Валентина Терешкова — не просто первая женщина-космонавт, она еще и единственная представительница слабого пола, совершившая космический полёт в одиночку, и уникальная женщина в звании генерал-майора! Но это мы знаем сейчас. А давайте перенесемся в 1962 год, когда у Сергея Королева возникает мысль отправить в космос женщину. И он дает распоряжение найти среди советских девушек тех, кто отвечает нескольким критериям: парашютистка, до 30 лет, до 170 см и до 70 кг. Отбор проходят 5 женщин. Но в космос в итоге летит Валентина Терешкова, молодая домристка из оркестра народных инструментов дома культуры, влюбленная в парашютный спорт. Несмотря на не самые лучшие физические показатели, Терешкова обладала уникальными характеристиками для пропагандистских целей. Она была из рабочего класса, а ее отец погиб на войне. Поэтому для полета в космос и «прославления партии, идей Ленина, коммунизма и привлечения на советскую сторону миллионных масс людей, а особенно женщин» была выбрана она.
Но вы не думайте, что Терешкова была хуже других. Все же пройти многочисленные испытания и слетать в космос не каждый сможет! Да к тому же вряд ли бы в СССР отправили недостойного кандидата. Это противоречило морали страны. Валентина Терешкова выдержала 48 оборотов вокруг Земли, что составило почти трое суток космического путешествия. Корабль «Восток-6» благополучно приземлился на Землю, а родные и друзья Терешковой узнали о ее полете только из радиопередач. Что-что, а хранить секреты советские космонавты умели.
«Поколение военных и послевоенных лет отличает готовность сделать для родины — буквально — всё, что только нужно».
Судьбы советских космонавтов и конструкторов сегодня выглядят, как главы фантастических романов. Почему фантастических? Потому что невозможно поверить, что люди, униженные в юности государством, безвинно лишенные какой-либо мало-мальски комфортной жизни, повзрослев, станут прославлять свою страну, которая в то время была тесно связана с понятием государства. Как у этих людей хватало веры, энтузиазма? Сколько в них было запала любознательности и смелости? Где все эти фантастические качества отыскать сегодня? И почему современный энтузиазм прямо пропорционален доходу? Все эти вопросы останутся без ответа. И все они без исключения подходят к фигуре Алексея Леонова. Первого человека, вышедшего в открытый космос. Если вы смотрели фильм «Время первых» (который снимался с благословения Леонова), то вполне понимаете, о ком идет речь. Алексей Леонов был восьмым ребенком в семье. Когда ему было 3 года, отца репрессировали. Семью выгнали из дома, соседи разграбили все имущество «врагов народа». Мать с детьми уехала к родственникам в Кемерово в барак с комнатой площадью 16 квадратных метров. Так маленький Леша Леонов начал свой путь будущего советского героя.
Окончив Чугуевское военное авиационное училище лётчиков, он зачисляется в первый отряд советских космонавтов. И уже через 5 лет впервые за всю историю человечества шагает в открытый космос, проведя там 12 минут и 9 секунд. Леонов мог погибнуть дважды: первый раз — когда его скафандр раздуло и он не мог попасть обратно в космический корабль; второй — когда «Восход-2» совершил посадку в нерасчётном районе, в глухой тайге. Но благодаря Богу и слаженной работе советских военных, героев-космонавтов (первого пилота Павла Беляева и самого Леонова) спасли. В 1975 году Леонов вновь отправился в космос уже на корабле «Союз-19». Тогда была совершена первая в истории стыковка кораблей двух разных стран. А иначе никак. Алексей Леонов привык все делать исключительно «первым».
«Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества».
Нил Армстронг получил лицензию пилота-курсанта раньше, чем водительские права. В
университете он изучал авиационную и аэрокосмическую техники, после был летчиком-испытателем, участвовал в Корейской войне в качестве пилота истребителя-бомбардировщика. Однажды был даже сбит. Женившись и став отцом, он вскоре теряет свою двухлетнюю дочь. В 1962 году она умирает от рака мозга. В этом же году Армстронг проходит конкурс из двухсот пятидесяти претендентов для полета на Луну. 20 июля 1969 года Армстронг делает первый в истории человечества шаг на далекий спутник Земли. Коллеги по работе отмечали небывалую сдержанность, выдержку и хладнокровие космонавта. Многие американцы и жители СССР подвергали сомнению факт высадки на Луну Армстронга, но выдающийся космонавт Алексей Леонов уверил, что американцы на земном спутнике были. Но и досъемки в голливудской студии были. Так Стэнли Кубрик воссоздал кадры открытия Нилом Армстронгом люка спускаемого корабля и спуск космонавта по лесенке, так как на Луне это было снять некому. Кадры же самой поверхности были сделаны непосредственно на земном спутнике напарником Армстронга Баззом Олдрином. Зачем велись досъемки? Леонов объясняет, что это было важно для логичного повествования. Да и в Голливуде так принято. А там уж хотите — верьте, хотите — нет.
«Да, люди побывали на Луне, но с тех пор не сделали ничего сопоставимого. Я даже не слышу о каких-то по-настоящему серьезных намерениях сделать следующий шаг».
Илон Маск — сверхчеловек, которого порой подозревают в инопланетном происхождении. Посудите сами: за 47 лет он из мальчика-изгоя превратился в миллиардера, совладельца компании SpaceX, генерального директора Tesla и сооснователя компании PayPal. В 2002 году энтузиаст Илон Маск основывает SpaceX, вкладывая в неё 100 миллионов долларов, которые получает от продажи своих предыдущих компаний. И уже через 6 лет SpaceX подписывает с NASA контракт на сумму в 1,6 млрд долларов США и на 12 запусков носителя Falcon 9 и космического корабля Dragon. Илон Маск ставит задачи: в 10 раз уменьшить затраты на космические полёты, колонизировать Марс к 2020−2025 годам и использовать ракеты для полетов по миру вместо медлительных самолетов. Также Илон Маск и компания SpaceX производят революцию в космической инженерии и осуществляют посадку первой использованной ступени ракеты-носителя Falcon 9 обратно на Землю. Почему это производит фурор? Раньше ракеты были одноразовыми, а изобретение компании Илона Маска дает возможность сокращать затраты на космические корабли и использовать первую ступень несколько раз.
В 2018 году SpaceX вновь поражает мир, успешно запуская и возвращая на Землю использованную ступень сверхтяжёлой ракеты-носителя Falcon Heavy, которая способна доставлять в космос рекордные 64 тонны груза и возвращать эти же тонны обратно. Сегодня это единственный действующий грузовой корабль, умеющий это делать.
А к 2024 году Маск пообещал подарить планете Земля сверхбыстрый Wi-Fi (1 Гб/сек против современных 6,3 Мб/сек). Для этого миллиардер планирует запустить 4425 спутников на 83 различные околоземные орбиты. Так как спутники будут расположены на низкой высоте, то задержка при передаче сигнала будет в 20 раз ниже, чем у современных провайдеров.
Планы у Маска грандиозные. И все они не вместятся не только в эту статью, но и в нашу голову. Осознать и принять, что Илон — человек, состоящий из плоти и крови, почти невозможно. Рядом с ним ощущаешь себя камнем. Но, пожалуй, мы можем хотя бы попытаться сдвинуть себя с места. Это лучше, чем довольствоваться лежачим положением. Даже если мы — камни на пляже в Сочи.