اطمینان اسپیس ایکس و تردید دیگران

اشاره مجله: این مقاله در ابتدای سال 2019 زمانی منتشر شد که اولین ماهواره‌های استارلینک به آسمان پرتاب شده بود و هنوز تردیدهایی درباره اجرای این پروژه عظیم وجود داشت. اما حالا که دو سال گذشته است خواندن این مقاله از آن جهت جالب است که ببینیم طرح‌های کمپانی اسپیس‌ایکس در پروژه استارلینک با چه دقت و زمان‌بندی درستی به اجرا در آمده است:

اسپیس‌ایکس اخیراًچیزهای زیادی را برای دیگران به فضا فرستاده است.اما فوریه گذشته، اسپیس‌ایکس دو ماهواره کوچک متعلق به خود را به فضا پرتاب کرد. آنها برای آزمایش اولیهادواتی بودند که قرار است در یک شبکه داده باندپهن جهانیموسوم به استارلینک مشتمل بر هزاران ماهواره کوچک به کار گرفته شوند.ایلان ماسک، مدیر عامل اسپیس‌ایکس، این دو ماهواره آزمایشی را به نام شخصیت کارتونی محبوب بلژیکی که به خاطر ماجراهایش شناخته می‌شود تن‌تنA و تن‌تنB نام گذاری کرد. و درست مانند هم‌نام خیالی خود، این ماهواره‌ها هم با مشکلات غیرمنتظره‌ای روبرو شدند
تن‌تنA و B قرار بود پس از پرتاب خود را از ارتفاع مداری اولیه 511 کیلومتری به مدار عملیاتی نهایییعنی 1125 کیلومتری برسانند. اما ماهواره‌ها در مدار اولیه خود باقی ماندند. اسپیس‌ایکس هیچ وقتدلیل آن را توضیح نداد. (اسپیس‌ایکس از اظهار نظر در مورد اینگزارش خودداری كرد.).
تیم فارار، مدیرعامل شرکت مشاوره ماهواره TMF Associates، می‌گوید: «مشکلات ماهواره به وضوح از ماه ها قبل شروع شده است. پیشرانهیکی از سیستم‌هایی است که پس از پرتاب خیلی سریع بررسی می‌شود. یکی از ماهواره‌ا اصلاً قادر به حرکت نبود. دیگری تلاش نه چندان موفقی برای مانور به خرج داد.»
حتی با این وجود، ماسک در مورد سیگنال‌های قوی و کم تاخیر ماهواره‌ها توییت کرد. وی اذعان کرده است که مفهوم استارلینک هنوز هم باید برخی از چالش‌ها را پشت سر بگذارد. با این وجود، بنا بر بیانیه پاتریشیا کوپر [PDF]، معاون امور ماهواره‌ای و دولتی این شرکت، اسپیس‌ایکسقصد دارد اولین موج ماهواره‌ها را در سال 2019 به فضا پرتاب کند. هر چند این شرکت تعداد یا برنامه پرتاب ماهواره‌ها را پس از اواسط سال 2019 روشن نکرده است.
ناظران بیرونی نسبت به موفقیت اسپیس‌ایکس به این اندازه خوشبین نیستند. اتفاق نظری وجود دارد که مدل تجاریاسپیس‌ایکس، حتی بیش از چالش‌های فنی که با آن روبرو است، می‌تواندصورت فلکی ماهواره‌هایی که قصد استقرار آنها دارد را نابود کند. صورت فلکی بزرگی هم هست: کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده در حال حاضر به اسپیس‌ایکس برای پرتاب 4 هزار و 425 عدد از این ماهواره‌های ارتباطی به مدار پایین زمین (LEO) و 7 هزار و 518 ماهواره دیگربه مدار بسیارپایین زمین (VLEO)، در مجموع نزدیک به 12 هزار ماهواره مجوز داده است.
براساس پرونده‌هایFCC، ماهواره‌هایLEO در باند طیفیKu (12 تا 18 گیگا هرتز) وKa (5/26 تا 40 گیگاهرتز) پخش می‌کنند که باند‌های معمولی ماهواره‌های ارتباطی هستند. با این وجود ماهواره‌هایVLEO از باند V استفاده می‌کنند، باند فرکانسی بالاتر که از 40 تا 75 گیگاهرتز گسترده است.
از باند V برای کاربردهای زمینینزدیک و در خط دید استفاده شده است، چون فرکانس‌ها بالاتر از آن هستند که در دیوارها نفوذ کنند و رطوبت موجود در جو تمایل دارد سیگنال را در فواصل طولانی جذب کند. اسپیس‌ایکس و سایر شرکت‌هایمشغول به طراحی صورت‌های‌فلکیLEO و VLEO، از جمله ارتباطات کپلر، LeoSat و OneWeb، روی این که باند Vقادر است به عنوان گزینه‌ای با نرخ انتقال داده بالا برای ماهواره‌های نزدیکبه زمین آنها عمل کند حساب کرده‌اند.
باند طیفی آزمایش نشده تنها مانع فنی نیست. صورت‌های فلکیLEO و VLEO نیاز به بازنگری اساسی در نحوه ارتباط ماهواره‌ها با یکدیگر و ایستگاه‌های روی زمین دارند.
یک ماهواره زمین‌ایستا می‌تواند به تنهایی پوشش مداوم حداکثر یک سوم کره زمین را فراهم کند. بهایی که برای این پوشش گسترده باید پرداخت تأخیربالا ومقداری تضعیف ناشی از گسترش سیگنال در ارسال به زمین است.
بیشتراوقات نمی‌توان از یک مکان خاص به یک ماهواره منفرد در صورت فلکیLEOیاVLEO دسترسی پیدا کرد، فقط به این دلیل که زمین مانع آن می‌شود (دقیقاً همانطور که به نظر می‌رسد کشتی‌های دوردستهنگام سفر وقتی به اندازه کافیدورشوند در زیر افق غرق می‌شوند). زک منچستر، استادیار هوانوردی و فضانوردی در دانشگاه استنفورد می‌گوید: «با این ماهواره‌ها، آنها ممکن است 5 دقیقهبالای افق باشند، شما باید ماهواره‌های کافی را به فضا پرتاب کنید و آنها را طوری فاصله بدهید تا تضمین کنید که همیشهیک ماهواره بالاتر از افقوجود دارد.»
اگرچه این کار به اندازه کافی سخت است، اما یک شبکه فضایی مانند اسپیس‌ایکس برای موفقیت لازم به دو قابلیت دیگر نیاز دارد. اول، ماهواره‌ها باید بتوانند مستقیماً با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. ماهواره‌هایزمین‌ایستایاgeosatها با دریافت سیگنال از یک مکان روی زمینو تابش مستقیم آن به جای دیگری در منطقه تحت پوشش خود کار می‌کنند. اما ماهواره‌هایی که به دور زمین در حال چرخش هستند، چنان مناطق کوچکی،که دائماً در حال حرکتند، را پوشش می‌دهندکه سیگنال دریافت شده توسط یک ماهواره باید از طریق صورت فلکی پرش کرده و سپس به عقب برگردد تا به مقصد مناسب برسد.
چالش دیگرروی زمین است. ایستگاه‌های زمینی که با این ماهواره‌ها ارتباط برقرار می‌کنند باید انعطاف پذیری بیشتری نسبت به ایستگاه های ارتباطی با geosatها داشته باشند. منچستر می‌گوید: «در استفاده از geosatها، آنتن را برای همیشهدرجهت ماهواره نشانه می‌گیرید. ایستگاه‌های زمینی که با ماهواره‌های صورت فلکی ارتباط برقرار می‌کنند، باید ماهواره‌های کوچکتری را که در افق حرکت می‌کنند، به سرعت ردیابی کنند و به علاوه ایستگاه‌ها باید به طور پیوسته با ماهواره‌های جدید وقتی به میدان دیدآنها وارد می‌شوند،ارتباط برقرار کنند.
با فرض اینکهاسپیس‌ایکسبتواند از پس این چالش‌های فنی برآید، سوالی که فارار، منچستر و دیگران هنوز هم دارند این است: استارلینک چگونه درآمد کسب می‌کند؟
شرکت‌های باندپهن ماهواره‌ای جدید خود را در مسابقه ساخت صورت‌های فلکی در حال مقابله با یکدیگر نشان می‌دهند. اما در آخر، اسپیس‌ایکس در رقابت با OneWebیاKepler نیست. منچستر می‌گوید: «آنها در حال رقابت با Verizon هستند، و این واقعاً سخت است.»