Корпоративная сеть в космосе и отслеживание поставок: зачем бизнесу спутник и сколько стоит его запустить

Обзор доступных на рынке предложений по сборке и запуску спутников на орбиту.

Появившаяся в 1958 году спутниковая связь получила широкое развитие по всему миру в начале 1990-х годов. Сейчас даже в странах с развитой инфраструктурой связи около 35% услуг приходится на низкоорбитальные спутниковые системы, что составляет наибольший показатель на рынке телекоммуникаций.

Передача сообщения через спутник на несколько тысяч станций, находящихся в пределах «пятна вещания», стоит столько же, сколько и передача сообщения на одну станцию.

Космические аппараты делят на три вида — по их высоте над Землёй. Виды услуг перечисленных ниже космических аппаратов могут отличаться, но их набор обязательно включает в себя передачу данных и обеспечение связи. Наиболее важные отличия спутников — в территории охвата связи и стоимости вывода на орбиту.

Система из трёх спутников позволяет охватить всю земную поверхность, кроме высокоширотных районов (например, северных).

Преимущества:

Нет перерывов связи из-за взаимного перемещения спутника и земной станции в течение дня.
Отсутствует необходимость в организации межспутниковой связи (в отличие, например, от низкоорбитальных систем).
Большой срок службы: 10–15 лет.

Недостатки:

Оборудование большой мощности требует больших затрат.
Возможны большие задержки в распространении сигнала.
Общее количество спутников на геостационарной орбите ограничено.
Дорогостоящий вывод на орбиту.

Потребуется около 20 среднеорбитальных спутников для охвата всей территории Земли.

Преимущества:

Большой срок эксплуатации (до 10 лет).
Для обеспечения надёжной связи в большинстве регионов достаточно небольшого количества спутников (в сравнении с низкоорбитальными спутниковыми системами).

Недостатки:

Сигнал с таких спутников распространяется с задержкой — до 140 мс, — но она незаметна для человеческого уха.
Вывод спутника на средневысотную орбиту значительно дороже, чем на низкую.

Система низкоорбитальных спутников должна состоять не менее чем из 50 спутников для покрытия всей территории Земли.

Преимущества:

Биологической фактор: в отличие от других, низкоорбитальные спутники представляют собой меньшую угрозу излучения.
Спутники требуют меньших затрат на выведение на орбиту (в сравнении с геостационарными и среднеорбитальными).
Позволяют обеспечить бесперебойную связь с терминалами, размещёнными в любой точке Земли, и помогают организовать связь в регионах со слаборазвитой инфраструктурой.
Имеют улучшенные энергетические характеристики по сравнению с системами на высоких орбитах.

Недостатки низкоорбитальных спутников в основном ограничены лишь большим числом аппаратов, которые выводятся на орбиту, и меньшим сроком их активной эксплуатации (в сравнении с другими спутниковыми системами). Также необходимо учитывать, что до начала коммерческой эксплуатации системы должны быть запущены все спутники (исключён хотя бы один, и связь налажена не будет).

Помимо высоты орбиты, спутники также оценивают по ряду других параметров, например по массе, мощности солнечных батарей и стоимости.

<a href="https://api.vc.ru/v2.8/redirect?to=https%3A%2F%2Fwww.nasa.gov%2Fsites%2Fdefault%2Ffiles%2Fatoms%2Ffiles%2Fsmall_spacecraft_technology_state_of_the_art_2015_tagged.pdf&postId=83795" rel="nofollow noreferrer noopener" target="_blank">NASA</a>

Стоимость спутника определяется двумя основными составляющими: затратами на изготовление (включая разработку) и на запуск. Чем выше его пропускная способность, тем быстрее окупаются все затраты, а доход определяется сроком эксплуатации космического аппарата.

Если речь идёт о создании системы спутниковой связи, представляющей коммерческий интерес, потребуется сотрудничество с более крупными предприятиями ракетно-космической области, такими как «Роскосмос», SpaceX, ArianSpaceо и другие.

Стоимость вывода на орбиту определяется в зависимости от веса спутника связи и расценок сотрудничающей компании. Ниже представлены данные о ракетах-носителях и об оплате запуска спутников определённого веса.

Корпоративная сеть в космосе и отслеживание поставок: зачем бизнесу спутник и сколько стоит его запустить

Есть альтернативный вариант: арендовать частотный диапазон уже работающего космического аппарата. В таком случае владельцы спутников (в России диапазоны в аренду предоставляют «Газпром космические системы» и «Космическая связь») сами заказывают постройку аппарата, финансируют производство, запускают спутники на орбиту и обеспечивают их эксплуатацию (корректируют их положение на орбите, управляют бортовым оборудованием).

Помимо покупки полосы частот, арендодателям предстоит построить наземные станции для осуществления связи со спутниками.

Например, для геостационарной орбиты постройка и вывод спутника будет стоить $190–230 млн. Цена аренды 1 МГц полосы примерно составляет $4000 в месяц для оптовых покупателей.

Для успешного запуска проекта следует продумать заранее следующие дополнительные расходы:

Предоплата в случае сотрудничества с предприятиями ракетно-космической области. Даже при самостоятельном конструировании спутника перед миссией необходимо провести испытания и получить лицензии на запуск, а потому придётся взаимодействовать с космическими предприятиями.
Для реализации проекта потребуются не только лётные экземпляры, но и технологические макеты.
Необходимо изготовить корпус, купить электронные компоненты.
Оплатить труд сотрудников.

Что касается набора подходящей команды, помимо отвечающего за проект менеджера, потребуются:

Квалифицированная команда инженеров-технологов.
Программисты.
Конструкторы.
Специалисты по баллистике и планируемому эксперименту на орбите.

В помощь предпринимателям и энтузиастам есть ряд проектов вроде PocketQube, цель которых — создание специальных наборов для сборки спутников на заказ. Сейчас наибольшее предпочтение отдают именно малым спутникам:

Миниспутник (100 кг и более).
Микроспутник (10–100 кг).
Наноспутник (1–10 кг).
Пикоспутник (0,01–1 кг).
Фемтоспутник (0,001–0,01 кг).

К примеру, чтобы собрать самый простой миниспутник, потребуется:

Скелетный каркас, используемый в аэрокосмической промышленности.
Приёмопередатчик.
Бортовой компьютер с микроконтроллером.
Полезная нагрузка.
Материнская плата и ряд других компонентов (солнечные батареи, акселерометр, гироскоп и магнитометр).

Есть особая категория наноспутников — кубсат. Популярность этого космического аппарата объясняется модульностью его конструкции и относительной дешевизной. Один кубический блок кубсата (1U) имеет размеры 10 х 10 х 10 сантиметров.

В зависимости от целей предпринимателей существуют разные способы реализации проектов:

Если речь не идёт о массовом запуске спутников, который требует весьма больших вложений, предприниматели, по примеру производителей российского спутника «Маяк», могут создать краудфандинговую компанию.
Один из наиболее экономичных вариантов — прибегнуть к помощи образовательных учреждений, в которых имеется помещение с необходимым оборудованием (например, с фрезерными станками и 3D-принтерами, которые часто можно отыскать в фаблабах).
Найти инвестора.
Подать заявку на грант от космических организаций.

Российская низкоорбитальная система персональной спутниковой связи, назначение которой — оказание услуг связи в глобальном масштабе.

Состоит из 45 спутников и предоставляет пользователям следующие виды услуг:

Радиотелефонный обмен между абонентами.
Передача любых цифровых данных в пакетном режиме (факсы, телексы, графические изображения).
Глобальный персональный радиовызов абонентов.
Сбор информации с любых датчиков технологического и экологического контроля.
Определение местоположения (координат) подвижных объектов и передача этой информации в центр управления группировкой.

Примерный объём вложенных инвестиций: $4,5 млрд.

Компания предлагает создать корпоративную сеть в космосе, полностью независимую от местных операторов и максимально кибербезопасную.

Для этого в LeoSat решили оснастить конструкцию искусственного спутника Земли (ИСЗ) очень мощными каналами межспутниковой связи. Размер низкоорбитальной спутниковой группировки определяется 84 спутниками (78 рабочих и шесть резервных).

Примерный объём необходимых инвестиций: $3,6 млрд.

Планируется, что группировка будет насчитывать до 512 ИСЗ. Президент Telesat Дэн Голдберг выразил мнение, что оптимальной будет комбинация низкоорбитальной и геостационарной группировки для оказания всего спектра телекоммуникационных услуг.

Telesat LEO не собирается сосредотачиваться на одном рынке, а планирует работать на любых — от обеспечения широкополосным интернетом эскимосов на севере Канады до пассажиров самолётов или правительственной связи.

Независимый анализ, проведённый учёными Массачусетского технологического института показал, что Telesat LEO будет располагать в четыре раза большей пропускной способностью, чем система StarLink от SpaceX Илона Маска, и в десять раз больше, чем OneWeb.

Примерный объём необходимых инвестиций оценивается в $3–4 млрд.

Низкоорбитальная спутниковая группировка, по замыслу, будет состоять из 882 ИСЗ, включая резервные. Задача, поставленная основателем проекта OneWeb Грегом Уайлером, состоит в обеспечении глобального покрытия широкополосным интернетом. В пресс-релизах компании говорилось о возможности обеспечить интернетом все школы Африки и Латинской Америки.

По мере развития проекта и появления новых трендов, в число потенциальных инвесторов вошли интернет для автомобилей, интернет на борту самолётов, интернет вещей, обеспечение связи с базовыми станциями нового поколения сотовой связи 5G и многие другие.

Примерная стоимость необходимых инвестиций: $5–6 млрд.

Компания SpaceX планирует создать 1574 ИСЗ. В 2015 году Илон Маск заявил: «Мы хотим изменить ситуацию с интернет-трафиком в космосе. Наша цель — сделать так, чтобы около 10% местного и 50% “дальнего” (междугороднего и международного) интернет-трафика шло через спутниковую сеть».