Первый в мире космический спутник из дерева будет запущен в 2021 году
Находящиеся на орбите Земли спутники сделаны из алюминия, углепластика или титана. Инженеры используют эти материалы ввиду того, что они хорошо пропускают сигналы, обладают относительно небольшой массой и податливы к приданию разных форм. В начале 2021 года японские ученые задались вопросом — почему бы им не начать изготавливать космические спутники из дерева? Ведь этот материал тоже обладает большим количеством преимуществ, главным из которых, как вы уже могли понять, является дешевизна. Но у древесины есть один менее очевидный плюс — он быстро сгорает, не выбрасывая в окружающую среду много вредных веществ. Если бы все искусственные спутники были сделаны из дерева, орбита нашей планеты не была бы засорена космическим мусором. Перед изготовлением деревянных спутников, инженерам нужно убедиться, что этот материал выдерживает космические условия. Японские исследователи хотели запустить пробный деревянный аппарат в 2023 году, но Европейское космическое агентство (ESA) их опередило — его Woodsat полетит в космос в конце 2021 года.
Первый деревянный спутник будет выглядеть примерно так
Первый спутник из дерева
По данным издания New Atlas, деревянный спутник Woodsat будет сделан в форме кубсата — квадратного аппарата размером около 10 кубических сантиметров. Коробочка будет сделана из фанеры, металлическим будет только механизм для изменения положения встроенной камеры. Автором проекта является журналист Яри Макинен (Jari Makinen), который возглавляет компанию Arctic Astronauts по изготовлению таких же маленьких спутников, но из более популярных материалов.
Окинем спутник взглядом еще раз?
По его словам, раньше ему очень нравилось мастерить самолеты из дерева, поэтому недавно он задумался: почему люди все еще не создают космические спутники из дерева? В 2017 году он разработал деревянный аппарат KitSat и успешно вывел его на стратосферу — слой земной атмосферы, который находится на высоте от 11 до 50 километров. Так как все прошло хорошо, авторы проекта решили пойти дальше и вывести похожий аппарат на земную орбиту, располагающуюся на высоте около 550 километров.
Спутник KitSat 2017 года
Из чего состоит космический спутник?
Для начала стоит отметить, что космический спутник нельзя собрать из первого попавшегося куска фанеры. Дело в том, что в нем содержится большое количество влаги — в космических условиях такой материал быстро растворится. Чтобы устранить влагу, исследователи поместили древесину в термокамеру и тщательно высушили. После этого материал был покрыт слоем оксида алюминия, который нужен для защиты от попадания внутрь влаги и последующего окисления.
Древесина — недорогой, но очень капризный материал
На деревянном корпусе инженеры закрепят светодиодную лампу, датчик измерения уровня давления, датчик грязи и камеру. При помощи них исследователи хотят узнать, как древесина реагирует на воздействие ультрафиолетового излучения Солнца, пыли и атомарного кислорода. Последний является сильнейшим окислителем, который легко может разрушить деревянный спутник. Но пока это не только — убедиться в этом можно будет только после тщательного изучения аппарата при помощи камеры. По крайней мере, слой из оксида алюминия должен хотя бы немного его защитить.
Запуск деревянного спутника
На данный момент ожидается, что деревянный спутник Woodsat будет запущен в небо в конце 2021 года. Для этого будет использована ракета-носитель Electron от компании Rocket Lab. Это довольно новая ракета, потому что первый его запуск был совершен только в 2017 году. Он способен выводить в космос полезную нагрузку массой до 150 килограмм и каждый его спутник обходится клиентам компании в сумму от 4,9 до 6,6 миллионов долларов США.
Запуск ракеты-носителя Electron
Если вам интересны новости науки и техники, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете статьи, которые не были опубликованы на сайте!
В начале статьи я упомянул, что ранее создать деревянный спутник планировали японские инженеры — они работают в компании Sumitomo Forestry. Однако, испытания этого спутника начнутся только в 2023 году. Судя по всему, Европейское космическое агентство опередит японцев в этом деле. Правда автор проекта Яри Макинен будто бы относится к своему детищу как просто к красивому объекту. Лично мне кажется, что зря — если деревянные спутники смогли бы решить проблему избытка космического мусора, это было бы действительно круто. Ведь даже крошечные фрагменты старых спутников могут повредить нынешнее оборудование — недавно от мусорных частиц пострадала роботизированная рука МКС.
Источник
Starlink: как сверхскоростной интернет покоряет космос
SpaceX запускает спутники на орбиту партиями по 60 штук с мая 2019 года, причем в марте 2021-го таких запусков было четыре. Каждый спутник весит 260 кг, а ступень для их запуска рассчитана на 100 миссий: каждый раз она возвращается на плавучую платформу Of Course I Still Love You («Конечно, я все еще люблю тебя») в Атлантическом океане, в 630 км от мыса Канаверал.
Все это — в рамках миссии Starlink 22, очередной амбициозной затеи Маска.
Зачем это нужно
Идея состоит в том, чтобы окутать сетью из небольших телеком-спутников всю планету на низкой околоземной орбите — в 500-2000 км от поверхности. Один спутник покрывает небольшую территорию, например, размером с Аляску. Поэтому их запускают группами для покрытия определенной территории. Успех какого-либо низкоорбитального проекта приведет к полному изменению телеком-инфраструктуры во всем мире.
Финансовым драйвером является потенциальный рынок — малоосвоенные территории с плохим интернет-покрытием, сложным ландшафтом или нахождением в океане. Например, только население Африки, по данным ООН, составляет 1,3 млрд или 16,7% населения Земли.
Технология производства возвращаемых ракет многократного использования кардинально изменит стоимость и возможность реализации сетки из тысяч интернет-спутников. Банкротство LeoSat и OneWeb оставляет на рынке единственного лидера — американскую компанию Илона Маска StarLink и, как известно, коммерческое производство ракет многократного использования также успешно стартовало под руководством Маска.
LeoSat — это проект по запуску серии спутников в 2013-19 годах, созданный одноименной компанией из Люксембурга. Всего планировалось запустить 78-108 спутников весом 1 т на орбиту на высоте 1 400 км. В 2017 компания привлекла инвестиции, в том числе — от спутниковых операторов Hispasat (Испания) и SKY Perfect JSAT Group (Япония). Всего проект оценивали в $3,5 млрд. Однако вскоре финансирование было приостановлено, и в ноябре 2019 года компанию закрыли из-за недостатка средств, так и не совершив ни одного запуска.
OneWeb — более успешный британский проект, запущенный в 2012 году экс-сотрудником Google Грегом Уайлером.
В России OneWeb создала совместное предприятие со Спутниковой системой «Гонец» (дочерняя компания «Роскосмоса») в 2017 году. Однако потом проект пришлось свернуть: компании так и не удалось получить разрешение на осуществление деятельности. Против него в 2018 выступили ФСБ и ГКРЧ (Государственная комиссия по радиочастотам): в ведомствах посчитали, что проект может использоваться для разведки и несет угрозу для национальной безопасности. В 2019 году совместная компания отозвала заявку на радиочастоты.
OneWeb успела выполнить три запуска: в 2019, 2020 и 2021 году. Последние два — совместно с Россией: с космодрома «Байконур», при помощи ракеты-носителя «Союз-СТ-Б». Однако Россия приостановила сотрудничество, и оставшиеся запуски пока под вопросом.
При этом еще весной 2020 года компания объявила о банкротстве. Она не смогла договориться с SoftBank (японский банк, один из главных инвесторов OneWeb) об инвестициях на сумму $2 млрд из-за пандемии. Не помогли и дополнительные $3,4 млрд инвестиций, в том числе — от Airbus, Virgin Group и Qualcomm.
Как сейчас обстоят дела со спутниковым интернетом
Недорогой широкополосный интернет в труднодоступных местах за счет группировки спутников ━ ближайшая американская реальность. Проекты спутниковой связи существуют уже не один десяток лет. Согласно UCS Satellite Database, в начале 2020 года на орбите Земли насчитывалось более 2 600 активных спутников.
Новое поколение коммуникационных спутников на негеосинхронных орбитах (NGSO) — низкой околоземной орбите (LEO) и средней околоземной орбите (MEO) — активно запускалось в космос за последний год. Аналитики McKinsey прогнозируют производство и запуск спутников в беспрецедентных масштабах.
И даже в случае провала крупнейших телеком-проектов на низкой околоземной орбите в течение ближайших десяти лет будет запущено 50 тыс. активных спутников.
Как SpaceX планирует захватить мир
После банкротства OneWeb единственным активным и масштабным проектом является StarLink.
Всего в рамках миссии запустят 11 тыс. спутников. Запуск и подключение обойдутся SpaceX в $10 млрд. Это позволит обеспечивать широкополосный интернет со скоростью 1 Гбит/сек — то есть равноценный стандарту 5G.
Каждый спутник весит 260 кг и имеет конструкцию из плоских панелей для максимально компактного размещения на ракете Falcon 9. Спутники оснащены четырьмя антеннами с фазированной решеткой и ионными двигателями на криптоне.
До конца года SpaceX планирует развернуть спутниковую связь в 25 странах. Для этого компания собирается построить завод по производству комплектов для подключения Starlink в городе Остин, штат Техас. Также компания недавно подала заявку на обеспечение доступа к спутниковому интернету для движущихся объектов: наземного транспорта, морских судов и самолетов. По информации СМИ, телеком-проект StarLink является частью плана Илона Маска по покрытию расходов на более амбициозные проекты, такие как полеты и поселение на Марсе. Мировая индустрия интернет-доступа приносит около $1 трлн годового дохода. Маск считает, что если StarLink сможет получить хотя бы 3% от этого рынка, то компания сможет зарабатывать примерно $5 млрд.
Анимация, созданная Дэном Олтрогге из Analytical Graphics, показывает 57 тыс. запланированных спутников, запускаемых на орбиту вокруг Земли с 2017 по 2029 год. Большинство запланированных спутников будут принадлежать компании Илона Маска StarLink. Каждая точка в анимации представляет один спутник.
Сколько стоит интернет от Starlink
Спутниковый интернет от Starlink уже можно протестировать. Для этого нужно приобрести комплект с Wi-Fi-маршрутизатором, спутниковой антенной и фазированной решеткой. Он стоит $500, еще $100 — ежемесячная абонентская плата. На период тестирования обещают скорость в диапазоне от 50 до 150 Мбит/сек. с задержкой от 20 до 40 мс, при этом соединение будет постоянно улучшаться.
По состоянию на конец марта 2021 года в мире насчитывают 10 тыс. пользователей Starlink. К 2027 году их число вырастет до 42 тыс.
Главные конкуренты StarLink
Iridium Communications
Ветераном кластера низкоорбитальных телеком-спутников является компания Iridium Communications. Первое поколение кластера состояло из 77 спутников, запущенных в 1997–2002 годы, с приблизительной стоимостью проекта $5 млрд.
Компания SpaceX получила контракт на запуск всех спутников следующего поколения Iridium NEXT. Запуски проводились с использованием ракеты Falcon 9, и за 2017-19 годы количество модернизированных спутников на орбите достигло 75 штук.
В январе 2020 года спутниковый кластер Iridium Communications был сертифицирован для использования в Глобальной системе оповещения о бедствиях и обеспечения безопасности на море (GMDSS). Сертификация положила конец монополии американской компании Inmarsat с 1999 года.
GalaxySpace и правительство Китая
Амбиции создания флота спутников есть у китайской компании GalaxySpace. В январе 2020 года GalaxySpace запустила первый широкополосный интернет-спутник на низкой околоземной орбите со скоростью передачи трафика 24 Гбит/с, но только для китайских пользователей. Это первый частный спутниковый проект в стране, который оценивают в 8 млрд юаней ($1,2 млрд).
В сентябре 2020 года правительство Китая подало заявку в Международный союз электросвязи (ITU) на программу запуска 12 992 низкоорбитальных спутников. Всего, по последним прогнозам, в ближайшие годы планируется развернуть сеть до 100 тыс. спутников, а суммарные инвестиции в инфраструктуру составляют 100 млрд юаней ($15,4 млрд).
Однако одна из основных проблем частной космической отрасли в стране — в том, что компании не покрывают всей необходимой цепочки, в отличие от Starlink с ее разработкой, производством, запуском и дистрибуцией.
GalaxySpace стремится решить эту проблему: строит завод по производству 500 спутников в год, предоставляет услуги спутниковой связи и развивает сети 5G.
Amazon
Успех Илона Маска не дает спать спокойно и Amazon. В рамках проекта Джеффа Безоса, известного как Kuiper, планируется вывести на низкую околоземную (от 590 до 630 км) орбиту 3236 спутников. Они будут обеспечивать скорость трафика до 400 Мбит/с. Amazon заявляет, что развернет спутники в пять этапов, при этом услуги широкополосной связи начнутся после того, как на орбиту будет выведено 578 спутников. Однако пока это только планы, хотя у другого проекта Безоса — Blue Origin — есть собственная ракета многократного использования New Shepard.
Весной 2021 года Amazon объявила о запуске совместной с британским венчурным фондом Seraphim Capital программы поддержки стартапов в области космических технологий. В июне 2021 года десять компаний, которые отберут в рамках программы, получат до $100 тыс. финансирования для использования в облачной инфраструктуре Amazon Web Services.
Telesat и правительство Канады
Канадская компания Telesat в партнерстве с правительством Канады (которое вложило в программу $462 млн) пока запустила только один спутник в 2018 году. В феврале 2021-го Telesat выбрала компанию Thales Alenia Space (Франция-Италия) в качестве генерального подрядчика для производства спутников. Первая партия будет состоять из 298 штук весом от 700 до 750 кг и отправится на орбиту в 2023 году, при этом 78 из них разместятся на полярной орбите, а 220 — на наклонной.
Полноценное покрытие обещают во второй половине 2024-го. Ранее компания заявила о намерении увеличить количество спутников до 500, а их суммарная пропускная способность составит 15 Тбит/с. Для запуска задействуют ракеты Blue Origin и других компаний.
Как развивается спутниковый интернет в России
Помимо запусков спутников OneWeb, Россия еще в 2019 году планировала развивать сеть спутниковой связи совместно с Китаем. В рамках программы предполагалось сотрудничество спутниковой системы «Гонец» (дочерняя компания госкорпорации «Роскосмос») и Китайской корпорации аэрокосмической науки и промышленности (CASIC).
Проект Hongyun предполагает развертывание сети спутников на орбите высотой 1 000 км, чтобы сигнал был доступен из любой точки мира. Часть китайских спутников предполагалось запустить при помощи российских ракет-носителей «Союз» с самарского центра «Прогресс». Завершение программы намечено на 2025 год.
В июле 2020-го на целевую геопереходную орбиту (высота около 200 км) доставили спутники связи «Экспресс-80» и «Экспресс-103». Они построены на базе более ранних моделей в партнерстве с Thales Alenia Space. Спутники будут обеспечивать не только интернет, но и фиксированную и подвижную связь, а также цифровое ТВ.
С 2022 по 2024 годы российские власти планируют развернуть военные системы связи и разведки с помощью спутников. Они будут отслеживать ракетные пуски и малые космические аппараты других стран. Программу запустят в рамках создания Единой космической системы (ЕКС). В 2023 году, после запуска третьего этапа, начнется развертывание высокоорбитальной космической системы разведки.
Чем опасны спутники на орбите
Одна из проблем массовых запусков спутников — космический мусор на орбите. Он образуется из обломков устройств, которые вращаются на орбите. По данным Европейского космического агентства, всего на орбите Земли находится около 3200 сломанных спутников, которые летают с огромной скоростью. Это представляет опасность для других спутников, орбитальных станций и космических ракет. В SpaceX заявляют, что неисправные спутники должны сойти с орбиты или сгореть в атмосфере Земли. Правда, на это уйдет до пяти лет.
Есть и другие проблемы. В конце 2020 года Федеральная комиссия по связи США (FCC), по просьбе компании Viasat (американская медиагруппа, осуществляющая спутниковое вещание), начала проверку спутниковой сети Starlink на предмет возможной экологической угрозы.
Ракеты-носители, которые выводят спутники на орбиту, выбрасывают в атмосферу вредные химикаты, которые разрушают озоновый слой. Маск с обвинениями не согласился и заявил, что, скорее, «Starlink представляет опасность для доходов Viasat».
Наконец, и ракеты, и спутники усиливают световое загрязнение — световые помехи, которые мешают астрономам наблюдать за космическими объектами.
Источник