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ⓘ Starlink, costellazione satellitare. Starlink è un progetto di connessione Internet via satellite sviluppato dal produttore aerospaziale americano SpaceX basato ..




Starlink (costellazione satellitare)
                                     

ⓘ Starlink (costellazione satellitare)

Starlink è un progetto di connessione Internet via satellite sviluppato dal produttore aerospaziale americano SpaceX basato sul dispiegamento di una costellazione di diverse migliaia di satelliti per telecomunicazioni posizionati in unorbita terrestre bassa. Due prototipi sono stati lanciati nel 2018 e il dispiegamento dei satelliti è iniziato nel 2019, con lentrata in servizio prevista nel 2020. Per raggiungere i suoi obiettivi commerciali, SpaceX prevede di mantenere nel tempo 12 000 satelliti operativi in orbita bassa. Tuttavia, si prevede che la costellazione iniziale comprenderà solo 1 600 satelliti nei primi anni per poter affinare le tecnologie prima che una costellazione completa venga lanciata.

                                     

1. Presentazione del progetto

Il progetto Starlink prevede di lanciare quasi 12 000 mini-satelliti per offrire un servizio Internet ad alta velocità che si distinguerebbe per la ridotta latenza delle attuali offerte Internet via satellite basate su grandi satelliti posti in orbita geostazionaria. Il tempo di latenza dovrebbe essere di 25-35 ms rispetto agli attuali che talvolta arrivano a ritardi di 600 ms. Secondo SpaceX, il progetto risponde ad unesigenza dettata dalla crescita di nuovi utilizzi di Internet come i videogiochi in rete le chiamate in videoconferenza. Ma il progetto, che porterà ad un aumento di dieci volte superiore del numero attuale di satelliti operativi in orbita bassa, è contestato dagli altri operatori satellitari, in particolare perché potrebbe contribuire ad un significativo aumento del rischio di collisione. Le tecniche utilizzate sono già in fase di implementazione da parte delle costellazioni Iridium e Globalstar telefono satellitare, LeoSat collegamento punto-punto ma soprattutto da un progetto che ha esattamente lo stesso obiettivo di Starlink, OneWeb. Questultimo si basa su un numero molto più ridotto di satelliti 1 000 satelliti, ed è più avanzato, con una data di entrata in servizio prevista per il 2022.

                                     

2.1. Storia Piano iniziale

Il progetto Starlink è stato presentato nel gennaio 2015, e nel 2016 è stata creata una struttura dedicata a Redmond, vicino a Seattle. I piani iniziali prevedevano di ultimare la realizzazione della costellazione entro il 2020, ma le modifiche delle specifiche tecniche stanno trascinando il calendario. Nel febbraio 2018 sono messi in orbita due prototipi chiamati Tintin A e Tintin B per verificare le tecnologie che verranno utilizzate ed eseguire le attività di dimostrazione richieste dalla United States Communications Regulatory Authority FCC. Nel marzo 2018 la FCC ha autorizzato il lancio di un terzo della costellazione a condizione che i risultati dei test fossero soddisfacenti.

                                     

2.2. Storia Una prima costellazione 1600 satelliti

Il piano iniziale preveda lo schieramento di 12 000 satelliti ad una quota tra i 1 100 e i 1 300 km di altitudine. Ma i progetti delle aziende concorrenti hanno costretto SpaceX ad accelerare il suo progetto e nellautunno del 2018, lazienda ha annunciato di lanciare una prima costellazione di 1 600 satelliti ad unorbita inferiore 550 chilometri. Inoltre, i satelliti sono stati semplificati per consentire il lancio delle prime coppie nel giugno 2019. Invece di trasmettere in entrambe le bande Ku e Ka, il satelliti trasmetteranno solo in banda Ku. Si prevede che SpaceX dispiegherà 2 200 satelliti in cinque anni per essere utilizzati come prototipi per i successivi satelliti.

                                     

2.3. Storia Obiettivi commerciali

Per il 2025 SpaceX prevede 40 milioni di abbonati, generando un fatturato di 30 miliardi di dollari 750 dollari lanno per abbonamento. Il costo di sviluppo e implementazione del sistema è stimato in 10 miliardi di dollari.

                                     

3. Lancio dei satelliti operativi 2019-

Il primo lancio massiccio di 60 satelliti è stato effettuato nel maggio 2019 con un solo razzo Falcon 9 Block 5, che nonostante il suo carico utile totale di 13 620 kg esclusi adattatori e meccanismi di spiegamento dovrebbe avere propellenti sufficienti per consentire latterraggio e il riutilizzo del primo stadio. Questi 60 satelliti fanno parte di una sotto-serie blocco V0.9 di 75 prototipi che non hanno un sistema di collegamento inter-satellitare. Essi dovrebbero definire gli aspetti progettuali rimanenti verificando le procedure di posizionamento in orbita e di disorbitazione le procedure operative. Fanno parte della prima fase dello schieramento della costellazione di Starlink, che coinvolge 1 584 satelliti da collocare in unorbita di 550 km con uninclinazione orbitale di 53°. I satelliti in questo guscio orbitale devono essere distribuiti su 40 diversi piani orbitali costituiti da 66 satelliti ciascuno. Lo schieramento dei satelliti di questa fase richiederà luso di 24 lanciatori Falcon 9. Per poter fornire un servizio minimo, devono essere messi in orbita almeno 360 satelliti.



                                     

4. Specifiche tecniche

Installazioni a terra

I satelliti sono prodotti in un impianto SpaceX a Redmond, Washington che ospita le attività di ricerca, sviluppo, produzione e controllo in orbita della costellazione.

                                     

4.1. Specifiche tecniche Principio di funzionamento di Internet via satellite

Internet via satellite utilizza satelliti di telecomunicazione per collegare lutente alla rete Internet. Consente laccesso a Internet da un luogo non servito da reti terrestri o a velocità ridotta per lassenza di fibra ottica o per la distanza dalle centrali di telecomunicazione. Garantisce una maggiore affidabilità del servizio perché non dipende dagli intermediari. Gli attuali fornitori di servizi Internet via satellite, come Viasat o HughesNet, utilizzano attualmente satelliti in orbita geostazionaria. Questi satelliti hanno il vantaggio di poter servire quasi un terzo dellemisfero rimanendo permanentemente sopra la stessa regione la loro velocità orbitale è identica alla velocità di rotazione della Terra e sono in orbita sopra lequatore. Un unico satellite è sufficiente a servire lintera area con lunico limite del numero di utenti che utilizzano il servizio contemporaneamente. Luso dellorbita geostazionaria non ha solo vantaggi. Laltitudine del satellite deve essere a 36 000 km, il che comporta un notevole ritardo nella circolazione dei segnali che deve fare il giro tra la stazione terrestre e il satellite e quindi tra questultimo e il terminale dellutente Internet. Il tempo di latenza, che può raggiungere i 600 millisecondi, riduce significativamente la reattività durante le videochiamate videoconferenza o lutilizzo di giochi online.



                                     

4.2. Specifiche tecniche Starlink: una costellazione in orbita bassa

SpaceX propone di abbassare significativamente laltitudine dei satelliti utilizzati in modo da eliminare il tempo di latenza. Tuttavia, una quota bassa presenta due svantaggi. Il satellite non è più fisso su unarea, ma orbita rapidamente ed è visibile solo da unarea molto più limitata della superficie terrestre. Per garantire la copertura globale, la costellazione di Starlink consiste in una prima flotta di 4 425 satelliti che saranno impiegati ad unaltitudine compresa tra 1 150 e 1 325 chilometri. Ogni satellite sarà visibile da terra entro un raggio di 1 060 km sotto unaltitudine di almeno 40°. La connessione Internet di un determinato utente sarà assicurata da una serie di satelliti che orbitano ad alta frequenza. Per garantire il coordinamento, i satelliti comunicheranno tra loro tramite collegamento laser. Una volta realizzata questa costellazione, SpaceX prevede di lanciare circa 7 518 satelliti in unorbita più bassa 340 chilometri per garantire un elevato livello di velocità, aumentando la capacità del sistema e competere con i servizi forniti dalle reti terrestri.

La costellazione di Starlink dovrebbe essere composta da 12 000 satelliti su tre orbite entro la metà degli anni 20: 1 600 satelliti saranno posizionati ad unaltitudine di 550 km, 2 800 satelliti che trasmettono nelle bande Ku e Ka opereranno ad unaltitudine di 1 150 km e circa 7 500 satelliti che trasmettono nella banda V saranno posizionati ad unaltitudine di 340 km. La banda V da 40 a 75 GHz, che si trova immediatamente dopo la banda Ka da 12 a 40 GHz, non è stata ancora utilizzata per telecomunicazioni ed è quindi sperimentale. Questa gamma di frequenza è considerata promettente perché consente flussi molto ampi ma è sensibile alle fluttuazioni meteorologiche pioggia, maltempo, e richiede soluzioni che minimizzino i disservizi.

                                     

4.3. Specifiche tecniche Caratteristiche dei satelliti

I primi due prototipi lanciati nel febbraio 2018 hanno dimensioni di 1.1 x 0.7 x 0.7 x 0.7 x 0.7 metri e comprendono due pannelli solari di 2 x 8 metri che vengono aperti in orbita. I satelliti lanciati nel maggio 2019, che sono ancora prototipi e non hanno il collegamento inter-satellite per il funzionamento della rete Internet, hanno una massa di 227 chilogrammi. Il satellite ha una forma molto appiattita, probabilmente rettangolare. La piattaforma è dotata di propulsori ad effetto Hall motori che sfruttano lenergia fornita dai pannelli solari che producono la loro spinta espellendo kripton. Questi propellenti sono utilizzati per posizionare il satellite, che viene fatto salire da unorbita di dispiegamento iniziale di 290 km fino alla sua orbita operativa 550 km, per mantenere lorientamento del satellite durante la sua vita operativa, e per abbassare lorbita alla fine della sua vita per accelerare il rientro in atmosfera e non ostruire lorbita bassa. Il carico utile include quattro antenne phased array a fase piatta per uplink e downlink. I satelliti operativi nellorbita più alta trasmettono in banda Ku.

                                     

4.4. Specifiche tecniche Terminali utente e prestazioni

Secondo le informazioni fornite nel 2017, lutente stabilirà il collegamento alla rete satellitare utilizzando un terminale che dovrebbe avere le dimensioni di un microcomputer. Il livello di velocità target è di 1 gigabit al secondo con un tempo di latenza tra 25 e 35 millisecondi ms rispetto a 600 ms dei collegamenti Internet via satellite attuali e 10 ms per i collegamenti forniti dai migliori provider Internet che impiegano una rete terrestre.

                                     

4.5. Specifiche tecniche Installazioni a terra

I satelliti sono prodotti in un impianto SpaceX a Redmond, Washington che ospita le attività di ricerca, sviluppo, produzione e controllo in orbita della costellazione.

                                     

5.1. Storia dettagliata 2015-2017

Il progetto Starlink è stato annunciato nel gennaio 2015. La larghezza di banda prevista dovrebbe essere sufficiente a trasportare fino al 50% di tutto il traffico di comunicazione backhaul e fino al 10% del traffico Internet locale nelle città ad alta densità. Elon Musk, CEO di SpaceX, sostiene che vi sia una significativa domanda non soddisfatta di servizi a banda larga a basso costo in tutto il mondo.

Linaugurazione di uno stabilimento dedicato allo sviluppo e costruzione della nuova rete di comunicazione ubicato Starlinng presso Redmond è stata annunciata da SpaceX nel gennaio 2015. Allepoca, lufficio della zona di Seattle prevedeva di assumere circa 60 ingegneri e forse 1000 persone negli anni successivi. Alla fine del 2016 lazienda gestiva 2 800 metri quadrati di spazi in affitto e, nel gennaio 2017, ha acquisito un secondo stabilimento di 3 800 metri quadrati, entrambi a Redmond. Nellagosto 2018, SpaceX ha consolidato tutte le sue operazioni nellarea di Seattle e si è trasferito in un più grande edificio a tre edifici presso il Redmond Ridge Corporate Center per supportare la produzione di satelliti oltre alla ricerca e sviluppo.

Nel luglio 2016, SpaceX ha acquistato uno spazio dedicato alla progettazione di 740 metri quadrati a Irvine, California Contea di Orange. Le offerte di lavoro di SpaceX per la sede di Irvine includevano posizioni con competenze nella elaborazione del segnale, lo sviluppo RFIC e ASIC.

Nel gennaio 2016, la società ha annunciato la sua intenzione di far volare due prototipi di satelliti nello stesso anno e di lanciare in orbita e rendere operativa la costellazione intorno al 2020. Nellottobre 2016, SpaceX aveva sviluppato i primi satelliti che sperava di lanciare e testare nel 2017, ma la divisione satelliti si è concentrata su una grande sfida commerciale: realizzare un progetto che fosse abbastanza economico in termini di costi, mirando a qualcosa che potesse essere facilmente installato dagli utenti privati per circa 200 dollari. Nel complesso, Gwynne Shotwell, direttrice di SpaceX, dichiarò allepoca che il progetto era ancora in fase di "progettazione, in quanto lazienda stava cercando di risolvere i problemi legati al costo dei terminali per gli utenti". Il lancio, se attuato, sarebbe avvenuto solo "alla fine di questo decennio o allinizio del prossimo". I due satelliti di prova originali non sono stati lanciati e sono stati utilizzati solo a terra. La previsione di lancio per i due satelliti fu posticipata al 2018.

Nel novembre 2016, SpaceX ha presentato alla FCC la richiesta di un "sistema satellitare non geostazionario in orbita NGSO per il servizio via satellite in orbita fissa utilizzando le bande di frequenza Ku e Ka".

Nel marzo 2017, SpaceX ha presentato alla FCC i piani per la messa in servizio di un secondo guscio orbitale di oltre 7500 "satelliti in banda V in orbite non geosincrone per fornire servizi di comunicazione" in uno spettro elettromagnetico non ancora ampiamente utilizzato dai servizi di comunicazione commerciale. Chiamato "Low Earth Orbit Constellation in V-Band LEO", comprenderà 7518 satelliti e sarà in orbita a soli 340 chilometri di altitudine, mentre il piccolo gruppo inizialmente previsto di 4425 satelliti opererà nelle bande Ka- e Ku e in orbita a 1200 chilometri. I piani di SpaceX erano insoliti in due aree: lazienda intendeva utilizzare la banda V dello spettro delle comunicazioni, poco utilizzata, e utilizzare un nuovo regime orbitale, il regime di orbita terrestre molto bassa di ~340 km di altitudine, dove la resistenza atmosferica è piuttosto elevata, che normalmente si traduce in un decadimento dellorbita rapido. SpaceX non ha reso pubblica la specifica tecnologia di volo spaziale che intende utilizzare per affrontare lambiente ad alta resistenza di VLEO. Il piano del marzo 2017 prevedeva che SpaceX lanciasse i primi satelliti di test Ka/Ku nel 2017 e 2018 e che iniziasse a lanciare la costellazione operativa nel 2019. La costruzione completa della costellazione di ~1 200 km di ~4 440 satelliti non dovrebbe essere completata fino al 2024.

Nel 2015-2017 sono nate alcune controversie con le autorità di regolamentazione FCC in merito alla concessione di licenze per lo spettro delle comunicazioni per grandi costellazioni di satelliti. La normativa tradizionale e storica in materia di licenze di spettro è che gli operatori satellitari possono "lanciare un unico veicolo spaziale per rispettare la scadenza per la messa in servizio, una politica che consente a un operatore di bloccare luso di preziose frequenze radio per anni senza impiegare la propria flotta".

Nel 2017, lautorità di regolamentazione statunitense FCC ha fissato un termine di sei anni per il lancio di unintera grande costellazione per soddisfare le condizioni di licenza. Lorganismo internazionale di regolamentazione, lUnione internazionale delle telecomunicazioni, ha suggerito un approccio molto meno restrittivo a metà del 2017. Nel settembre 2017, Boeing e SpaceX hanno chiesto alla FCC statunitense una deroga alla regola dei 6 anni, ma alla fine non è stata concessa. Nel 2019, la FCC ha imposto la seguente regola: metà della costellazione deve essere in orbita in sei anni, e lintero sistema in orbita in nove anni dalla data di rilascio della licenza.

SpaceX ha brevettato il nome Starlink per la sua rete satellitare a banda larga nel 2017.

Alla fine del 2017 SpaceX ha depositato i documenti presso lFCC statunitense per chiarire il suo piano di mitigazione dei detriti spaziali. Lazienda "attuerà un piano operativo per il de-orbiting controllato dei satelliti verso la fine della loro vita utile circa 5-7 anni ad un ritmo molto più veloce di quanto richiesto dagli standard internazionali. I satelliti si deorbiteranno spingendosi in unorbita distruttiva dalla quale cadranno nellatmosfera terrestre entro un anno dalla fine della loro missione". Nel marzo 2018, la FCC ha rilasciato lapprovazione a SpaceX a determinate condizioni. SpaceX dovrebbe ricevere lapprovazione separata dellUIT, ma la FCC ha appoggiato la richiesta della NASA di chiedere a SpaceX di raggiungere un livello di affidabilità di deorbitazione ancora più elevato di quello che la NASA ha usato in precedenza per se stessa: disorbitare in modo affidabile il 90% dei satelliti una volta che le loro missioni sono state completate.



                                     

5.2. Storia dettagliata 2018-2019

Nel maggio 2018, SpaceX prevedeva un costo totale di sviluppo e costruzione della costellazione di circa 10 miliardi di dollari. A metà del 2018, SpaceX ha riorganizzato la divisione sviluppo satelliti a Redmond e ha licenziato diversi dirigenti di alto livello.

Nel novembre 2018, SpaceX ha ricevuto lapprovazione delle autorità di regolamentazione statunitensi per linstallazione di 7 518 satelliti a banda larga, in aggiunta ai 4425 precedentemente approvati. I primi 4 425 satelliti di SpaceX sono stati richiesti nei documenti normativi del 2016 per essere messi in orbita ad altitudini che vanno da 1 110 km a 1 325 km, ben al di sopra della ISS. La nuova autorizzazione è stata concessa per laggiunta di una costellazione di 7 518 satelliti in orbita terrestre molto bassa NGSO che operano ad altitudini comprese tra 335 km e 346 km al di sotto della ISS. Sempre a novembre, SpaceX ha depositato nuovi documenti normativi presso lFCC statunitense chiedendo la possibilità di modificare la licenza precedentemente concessa per operare circa 1 600 dei 4 425 satelliti in banda Ka/Ku approvati per lesercizio a 1 150 km 710 mi in un "nuovo guscio orbitale della costellazione" a soli 550 km 340 mi di altitudine. Questi satelliti funzionerebbero effettivamente in una terza orbita, unorbita di 550 km, mentre le orbite sopra e sotto i ~1 200 km e i ~340 km verrebbero utilizzati solo in un secondo tempo, una volta che un dispiegamento di satelliti significativamente più ampio sarebbe stato possibile negli ultimi anni del processo di lancio. La FCC ha approvato la richiesta nellaprile 2019, approvando il posizionamento di quasi 12 000 satelliti in tre gusci orbitali: prima circa 1600 in un guscio di 550 km, poi circa 2 800 satelliti in banda Ku e Ka a 1 150 km e circa 7500 satelliti in banda V a 340 km.

Data lesistenza di piani di diversi fornitori per la costruzione di megacostellazioni commerciali di migliaia di satelliti, lAeronautica Militare statunitense ha iniziato a condurre studi di prova nel 2018 per valutare possibilità di utilizzo di queste reti. Nel mese di dicembre, laviazione statunitense ha emesso un contratto da 28 milioni di dollari per servizi di test specifici su Starlink.

Nellaprile 2019, SpaceX stava per passare dalla fase di ricerca e sviluppo alla produzione in serie dei propri satelliti, con il primo lancio previsto di un grande lotto di satelliti in orbita e la chiara necessità di raggiungere una velocità media di lancio di 44 satelliti ogni mese per 60 mesi per poter rispettare la concessione di licenze per le frequenze FCC che impongono di rendere operativa metà costellazione 2 200 satelliti entro 6 anni dal rilascio della concessione. SpaceX afferma di poter rispettare i termini di licenza lanciando metà della costellazione "in orbita entro sei anni dallautorizzazione. e il sistema completo entro nove anni".

Venerdì 24 maggio 2019, il lancio dei primi 60 satelliti è avvenuto con successo.

                                     

5.3. Storia dettagliata 2020

Martedì 07 Gennaio 2020, lanciati con successo i secondi 60 satelliti.

Il 31 Gennaio 2020, SpaceX lancia altri 60 satelliti in orbita, ottenendo così una costellazione di 240 satelliti la più grande flotta mondiale di satelliti commerciali

                                     

6.1. Controversie Sui detriti spaziali

La moltiplicazione dei satelliti lanciati per costruire la costellazione fa temere che il numero potenziale di detriti spaziali che potrebbero essere generati da questo tipo di progetto aumenti e possa portare alla sindrome di Kessler.

                                     

6.2. Controversie Sullinquinamento luminoso spaziale del cielo notturno

Questa moltitudine di satelliti, soprattutto se si considerano tutti i progetti in corso di realizzazione, Starlink di Space-X 12 000 satelliti, Kuiper di Amazon.com 3 250 satelliti, OneWeb 650 satelliti, ecc. solleva il problema dellinquinamento luminoso spaziale del cielo notturno, che si aggiungerà allinquinamento luminoso terrestre anche a causa della loro superficie altamente riflettente. da illuminazione di superficie. La magnitudine dei satelliti potrebbero raggiungere -2. A titolo di confronto, la grandezza di Sirius una delle stelle più luminose è di -1.76. Quando tutti i satelliti saranno dispiegati fino a 12 000, circa 100 saranno visibili in cielo in qualsiasi momento e saranno più luminosi di Sirius.