Starlink - La costellazione di satelliti di SpaceX per i servizi Internet

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#41

Se hai un sistema radio di backup allora è inutile usare il laser… una volta che ti porti il peso e i pannelli solari per il sistema radio, tanto vale usarlo. Il laser ha senso se è affidabile e viene usato “da solo”.

Le orbite relative dei vari satelliti le si caricano sui satelliti in anticipo, così il laser sa sempre la posizione relativa e riesce a fare l’acquisizione. E le orbite sino abbastanza stabili finché non si fanno manovre, si possono uplinkare una volta ogni due tre giorni o anche meno, a seconda della quota dell’orbita e della schedule delle manovre.

Comunque io lascerei il link ottico sempre acceso, con due laser per satellite, uno “davanti” e uno “dietro”. E se si perde comunicazione, rifarei l’acquisizione sempre con lo stesso satellite. Questo semplifica di molto le cose e comunque permette in ogni momento di raggiungere ogni satellite della costellazione.

Resta il fatto che nessuno al mondo ha mai operato più di 100 satelliti. 4400 satelliti significa averne ogni giorno 4 o 5 in safe mode. Al solito gli ingegneri pensano che sia tutto automatico, e si dimenticano di parlare con le ops e chiedere loro quante anomalie al giorno succedono con i fantastici sistemi interamente “automatici” :face_with_raised_eyebrow:

Comunque mi fa piacere che ci sia così tanto interesse, considerando che al momento siamo gli unici al mondo ad operare un laser per un servizio di telecomunicazioni, vuol dire che giorno per giorno il mio CV aumenta di valore :grin::grin::grin:


#42

Scusa, non sono sicuro di aver capito bene.

Con i laser puoi avere comunicazioni tra satelliti a larghissima banda e bassa potenza, e va bene. Ma la potenza e i pannelli solari servono lo stesso per le comunicazioni in banda K (Ku e Ka) con le antenne delle utenze a terra, corretto?

Wikipedia mi dice che avendo la banda K molte rogne (una frequenza di risonanza del vapore acqueo proprio in mezzo e il cosiddetto “scattering mie” che mi richiede troppi sforzi per approfondirlo :wink: ) e’ richiesta una potenza trasmissiva relativamente elevata.

A quel punto perche’ non dovrebbero esserci anche comunicazioni in radiofrequenza tra satelliti o via stazioni di terra, a banda limitata (non certo in sostituzione dei laser), ma piu’ che sufficiente per condividere le informazioni di navigazione e puntamento?


#43

Infatti, la radio in qualche banda, K o anche superiore, dev’esserci per forza per gli up/downlink.
Immagino antenne ad array attivo, per evitare di dover continuamente riorientare le antenne ed il satellite. La banda K (Ku) ha un sacco di problemi, ma offre larghezza di banda, che è quello che serve in questo caso.
Direi che bisogna attendere le vere spcifiche dei satelliti… la cosa è ancora vaga, almeno per me.
La richiesta alla FCC linkata sopra prevede anche ben altro, fette di frequenze in 37-42.5 GHz (banda Q), 47-50 GHz (banda Q alta), e 50.4-51.4 GHz (sempre banda Q, ma lì ci dev’essere un conflitto con altri servizi). Non mi è chiaro se vogliano usare tali frequenze per up/downlink o per intersatellite link.


#44

Jurvestson, investitore in Spacex, parla di " with Ku- and Ka-band phased arrays"


#45

Sì, certo, logico. E’ in banda Q (30-50 GHz) che vorrei capire cosa/come fanno.


#46

Sì ma quelle sono orientate verso il basso e quindi non vanno bene per ISL (inter satellite links). E hanno la loro massa e potenza allocata.

E poi bisogna aggiungere la massa e potenza per l’ISL, e per quello o usi il laser o antenne “normali”, ma non ha senso avere entrambi a bordo.

Nota 1: la Ka ha un po’ di problemi in atmosfera per i motivi che avete detto, ma per la comunicazione ISL non c’è atmosfera in mezzo… usare uno o l’altro diventa banalmente una questione di link budget. Il laser avendo lunghezza d’onda molto più corta trasmette più dati.

Nota 2: è vero che la Ka (e anche un po’ la Ku) ha qualche problema con l’atmosfera, ma solo per piogge molto forti. In genere basta avere due ground stations un po’ lontane una dall’altra per essere sicuri che almeno una delle due sia in contatto col satellite. Noi sono 3 anni che scarichiamo dati in Ka :wink:


#47

Il punto è che le stazioni di terra per questioni geometriche hanno solo 5 minuti di visibilità in LEO, poi il satellite va oltre l’orizzonte. Significa che vedi la telemetria e puoi comandare il satellite solo per 5 minuti ogni 90.

Invece se oltre alla comunicazione con terra tutta la costellazione comunica attraverso ISL via laser, in pratica in ogni momento tu comandi il satellite 1358 uplinkando in Ka o Ku verso il 4324 e poi facendo in modo che il comando vada dal 4324 al 1358 passando per la catena ISL. In sostanza riusciresti ad avere costantemente contatto con l’intera costellazione, usando un principio simile ad internet.

L’idea è molto interessante e rivoluzionerebbe le operazioni in LEO (e SpaceX non è certo la prima ad averci pensato). Ma rimane che un conto è una costellazione da 30 o 70 satelliti, un altro conto è una costellazione da oltre quattromila…


#48

Ipotizzando 10 satelliti per lancio (e probabilmente sono meno) si tratta di 400 lanci.
Ad un ritmo di 40 lanci all’anno (limitati dalla produzione degli upper stage) stiamo parlando di oltre 10 anni.

Se davvero avranno le risorse finanziarie per farlo ci sarà tutto il tempo per uno sviluppo iterativo dell’hardware stesso ed Imparare a gestire quei numeri.


#49

Con tutto il rispetto, IMVHO dieci anni non sono niente per cambiare radicalmente il concetto delle operazioni spaziali.

In 70 anni di spazio l’umanità è stata in grado di far volare al massimo una costellazione da 70 satelliti, e in dieci anni mi sembra un tantino ottimistico imparare ad operarne due ordini di grandezza di più?

E non lo dico solo per SpaceX, che nella sua breve storia non ha mai rispettato una deadline che sia una, ma anche per Airbus e Google che pensano di fare lo stesso. Io rimango piuttosto scettico, pur essendo la mia azienda.

Riguardo al laser poi, ad oggi c’è un solo team al mondo che abbia mai operato un sistema di comunicazioni laser “operativo” (ovvero non un sistema di test), ed è il team guidato dal sottoscritto.

Possiamo in dieci anni arrivare a produrne ed operarne 4000 in parallelo?
E se anche fosse, quanto sarebbe grande il team delle ops e come sarebbe organizzato?

Io sarei ben felice di un’esplosione del genere, ma non vedo nel mondo intorno a me investimenti tali per farcela in così poco tempo e con numeri del genere.

Mi sembrano tante belle idee di persone che non hanno mai fatto operazioni spaziali in vita loro e non si rendono delle complicazioni che comportano numeri del genere…


#50

Che ne pensi dell’uso del Machine Learning? Potrebbe aggiungere uno o più ordini di grandezza?


#51

Paolo il punto secondo me non è l’automatizzazione, ma l’affidabilità.

L’intelligenza artificiale di sicuro aiuta, ma qual’è l’affidabilità dell’hardware e del software che ci stanno sotto?

Bisognerebbe raggiungere i livelli di affidabilità dell’industria dell’auto, cosa che in ambito spazio oggi non esiste, vuoi perché non si produce in serie in così grande scala, vuoi perché non ci sono 100 anni di esperienza di produzione in serie e di milioni di veicoli “operativi”, vuoi perché si mette meno ridondanza per ovvi motivi, vuoi perché l’ambiente operativo è molto più estremo, etc.

Fino ad oggi il mondo dello spazio è stato quasi “artigianale” (passami il termine). È possibile fare il grande passo e iniziare a produrre ed operare grandi numeri?
Tutto è possibile, se si investono i fondi adeguati, ma quale azienda privata investirebbe numeri tali con un ritorno di utile fra 20 anni? Io al momento non vedo niente del genere…

(Nota: se oggi noi operiamo un servizio di telecomunicazioni laser “commerciale” è perché negli ultimi 40 anni lo stato tedesco attraverso DLR ed attraverso ESA è stato abbastanza lungimirante da investire centinaia di milioni di euro in quella ricerca, cosa che Airbus da sola non avrebbe mai fatto)


#52

Perche’ solo 10 satelliti per lancio?

Stando alla letteratura la massa di un satellite Starlink dovrebbe essere tra i 100 e 500 kg… Da qualche parte mi pare di aver letto “come una lavatrice”. I due TinTin di test sono sui 400kg, ma si ipotizza che quelli che avvieranno alla produzione di massa peseranno di meno.

Gia’ con l’ F9, che in configurazione riutilizzabile sfiora la 10 tonnellate di payload, ne posizioni ben piu’ di 10 per lancio, anche tenendo conto della struttura e della propulsione per metterli ciascuno sull’orbita corretta.

Senza reinventare la ruota ho trovato una analisi gia’ fatta in rete. In questo 3d su Stackexchange (che io conoscevo per l’informatica :slight_smile: ) un utente proiettando le metriche reali e verificate per i lanci Iridium e Orbcomm stima 20 satelliti a lancio per F9, 64 per il FH e… 368 a lancio per il BFR.

A sentimento, questo mi sembra l’utilizzo piu’ concreto della capacita’ di carico del BFR nel non lunghissimo termine. Costellazioni grosse di roba fatta in serie, piu’ ancora che singole missioni ad alta energia.


#53

Beh sì, usare un lanciatore impossibile è un ottima soluzione per lanciare una costellazione impossibile :grin::grin:

Ok, scusate, la smetto :slight_smile:


#54

Beh, si, anche promettere un programma elettorale impossibile non sembra un’ottima soluzione per farsi eleggere, eppure qualcuno ci è riuscito lo stesso.:grin::grin:

Ok, scusate, la smetto :wink:


#55

Se togli la riutilizzabilita’ totale il BFR non e’ impossibile per le leggi della fisica: e’ solo grosso.

Alcune scelte fatte trapelare finora lasciano un po’ perplessi e lo fanno sembrare impossibile per le leggi dell’economia.

Ma non e’ qui il 3d per parlarne… se non per dire che Starlink potrebbe in parte giustificarne l’esistenza.


#56

Io non parlo delle leggi della fisica, ma delle leggi dell’ingegneria, che pone dei limiti che valgono tanto per il BFR quanto per una costellazione di 4500 satelliti…

Una cosa molto grossa può non violare le leggi della fisica, ma può diventare un casino dal punto di vista ingegneristico. Una costellazione di 4500 satelliti dal punto di vista delle leggi della fisica è pari ad una costellazione di 30 satelliti, ma dal punto di vista ingegneristico no. E dal punto di vista operativo ancora meno (cosa che gli ingegneri faticano a capire).

È proprio questo che mi fa venire i dubbi: mi sembra che chi idea questi sistemi abbia tanta fantasia e magari anche tanta capacità manageriale, ma poco “senso ingegneristico” (senza voler offendere nessuno)


#57

Con rispetto parlando (per te e per il progetto di cui fai parte) secondo quello che scrivi penso di avere una concezione diversa dalla tua del “senso ingegneristico”. :blush:
Nella storia dell’ingegneria ci sono state evoluzioni e rivoluzioni. Comprendo lo scetticismo e in parte lo condivido, ma non posso osteggiare a priori.

Mi sembrano molto ottimisti nel calcolo dell’ottimizzazione volume disponibile, del peso del dispenser, nelle performance del Falcon 9 verso LEO polare con RTLS e nei relativi margini che SpaceX dovrebbe tenere per garantire un’affidabilità sufficiente nel recupero per poter prima ottenere una flotta di booster adeguata e poi un ritmo sufficiente nella produzione di upper stage.


#58

Occhio, io non osteggio a priori, ma a posteriori, ovvero sulla base di quanto detto e fatto finora.

Ma al di là di SpaceX, tornando alla costellazione di 4500 satelliti, come ho scritto sopra, per fare le rivoluzioni ci vuole tanto lavoro e fatica, ovvero tanti ma tanti investimenti, che finora non ho visto.

Se chiedo a chiunque conosca che ha lavorato nelle operazioni, che sia la ISS, un singolo satellite o una costellazione di 10 o di 30 satelliti, tutti mi parlano di tante anomalie e tanti problemi, cosa che ho sperimentato anche io in prima persona. Il che significa che 4500 satelliti comportano gli stessi problemi ma con due ordini di grandezza in più.

Considerando che le ops di Galileo o quelle di Skynet sono più di 100 persone, mi vuoi dire che SpaceX sta mettendo su un team operativo di 10mila persone?
(così come non lo stanno facendo Airbus e Google)


#59

Mi spiace ribadire l’ovvio, ma le metriche dell’ESA, NASA e ULA non valgono per SpaceX (e neanche per altri privati), come gia’ dimostrato per F9 e FH. Questo non significa che possano farlo ancora, ma e’ un po’ tardi per fare il discorso “voi non sapete come si fa”.

Riguardo al 3d su Stackexchange, quelli che hanno fatto la stima del numero di satelliti per lancio sicuramente sono stati ottimisti, tranne per una cosa: nell’ultimo post hanno ipotizzato come costo per lancio il prezzo al cliente finale, ma se SpaceX fa tutto in casa con un volume sostanzioso e gia’ definito di lanci non solo ovviamente non paga il proprio margine di guadagno, ma verosimilmente ha un costo marginale per lancio piu’ basso. Molto piu’ basso. E senza nuove tecnologie e nuovi veicoli.

Se poi ipotizziamo la costellazione di “soli” 4500 satelliti e l’uso del FH, lasciando perdere il BFR, gia’ vengono fuori cifre relativamente ragionevoli che rispetto ai fatturati ipotizzati lasciano pensare che sia possibile andare a break even. E sempre con i FH sarebbe sufficiente un lancio alla settimana per qualche anno per completare la costellazione.

Io ho piu’ dubbi sulla tecnologia di comunicazione vera e propria, la cui fattibilita’ e’ ancora da dimostrare… a parte le poche parole di un investitore che sono trapelate riguardo i due satelliti di test.

Non solo deve funzionare ma deve avere costi molto competitivi rispetto alle soluzioni alternative gia’ esistenti sui mercati piu’ importanti. Costi che dopo l’ammortamento delle reti gia’ sviluppate potrebbe tendere a zero. Se le Telecom possono ridurre i prezzi in risposta all’offerta di Starlink e avere ancora margini di guadagno (ed e’ verosimile), Starlink che deve ancora ammortare gli ingenti costi di sviluppo potrebbe farsi un bel bagno gelato.

Qui non c’e’ solo un notevole rischio tecnico, c’e’ anche il rischio di impresa e la possibilita’ di scoprire che con la fibra il grosso dei clienti viene servito meglio a costi di produzione inferiori.


#60

Sbaglio o ho appena letto un articolo su astronautinews che parla di ulteriori ritardi di Dragon manned e di Starliner, che avrebbero dovuto essere pronti nel 2015 e invece non saranno pronti neanche nel 2019? :grin:

SpaceX ha fatto tante belle cose, ma finora non le ha fatte in maniera diversa dagli altri. Così come tutti gli altri, hanno avuto enormi ritardi e costi enormemente superiori alle previsioni iniziali, e anche con un rateo di fallimenti piuttosto alto rispetto alla concorrenza. Seguono pedissequamente le leggi standard dei progetti spaziali, anche se Musk dice l’opposto su Twitter.

E quindi, giudicando a posteriori, non riesco a immaginare che saranno enormemente diversi nell’operare un sistema del genere. Né che saranno diversi nel riuscire a costruire 4500 satelliti molto più affidabili di quello che hanno fatto e continuano a fare gli altri…

Ma ovviamente questa discussione non si può chiudere, visto che possiamo solo dare “pareri personali” sul futuro, senza risultati concreti da valutare, quindi non so se ha senso continuare. Possiamo solo aspettare 10 anni e poi giudicare i risultati :slight_smile: