Pytania i odpowiedzi: Budowa konstelacji szerokopasmowej w erze rywalizacji w przestrzeni kosmicznej
Kiedy na rynek wkracza fala planów konstelacji szerokopasmowych na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO), 63-letni były szef Oddziału NASA i były executive Google stawia na wąskie wiązki, wyższe częstotliwości i architekturę prywatnych sieci, aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie ze strony użytkowników rządowych i przedsiębiorstw. Logos Space Services, założona w 2023 roku przez Milo Medina, który wcześniej zbudował naziemnego dostawcę szerokopasmowego Excite@Home w początkowych latach internetu komercyjnego, niedawno uzyskała zatwierdzenie FCC dla konstelacji liczącej do 4 178 satelitów szerokopasmowych. Sieć miałaby działać przede wszystkim w pasmach K-, Q- i V, wyższych częstotliwościach niż obecne systemy szerokopasmowe LEO, co może poprawić pojemność i odporność na zakłócenia, ale także stawiać wyzwania inżynieryjne. W tym roku Blue Origin zaprezentowało swoją sieć TeraWave, a Open Cosmos przedstawiło plany suwerennej europejskiej oferty, obok innych podmiotów celujących w rynki rządowe i przedsiębiorstw, kiedyś uważane za mniej zatłoczone niż rynek szerokopasmowy dla konsumentów. Dla Medina to także moment odzwierciedlający zmieniające się otoczenie zagrożeń oraz to, jak daleko rozwinęła się łączność satelitarna w ciągu ostatnich trzech dekad. Logos wspierany jest przez seryjnego przedsiębiorcę Thomasa Tulla, którego firma inwestycyjna w technologiach dwuzastosowaniowych U.S. Innovative Technologies prowadziła w zeszłym roku rundę finansowania Series A o wartości 50 mln USD dla przedsięwzięcia. W tym wywiadzie, którego treść została wyedytowana dla jasności i długości, Medin omawia strategię Logos dotyczącą prywatnej łączności w sieciach, jak przedsięwzięcie radzi sobie z pojawiającymi się zagrożeniami z zakresu walki elektronicznej i co następuje po uzyskaniu zgody regulacyjnej.
SpaceNews: Co skłoniło cię do zbudowania sieci satelitarnej w tym momencie ewolucji branży?
Milo Medin: Są dwa czynniki, które powodują, że to interesująca i potrzebna przestrzeń produktowa. Po pierwsze, wiele z eksploatacji, naruszeń i działalności hakerskiej, które dzieją się w publicznym Internecie, przeniosło się z rdzeniowych systemów operacyjnych na koncentratory VPN, zapory sieciowe i inną infrastrukturę.
Większość przedsiębiorstw nie interesuje rozmowa z rosyjskimi trollami i nigeryjskimi księżniczkami zdradzającymi, że chcą przenieść ruch danych z punktu A do punktu B, a nie koniecznie pragną pełnej łączności na całej trasie. Mamy prywatne sieci w świecie przewodowym i uważam, że istnieje zapotrzebowanie na coś, co zapewni podobny rodzaj wszechobecnej łączności, jaki może zapewnić system oparty na kosmosie, bez konieczności przechodzenia przez infrastrukturę zaprojektowaną dla Internetu.
Drugim czynnikiem jest zakłócenie i wojna elektroniczna. Systemy kosmiczne projektowano w dość pokojowym środowisku, gdzie interferencje są zwykle przypadkowe, a nie celowe. To nie będzie normą. Zakłócenia nie są wyłącznie podatnością dla geostacjonarnej orbity Ziemi (GEO), lecz także dla niskiej orbity okołoziemskiej (LEO).
Trzeba zaprojektować system łączności, fale nośne i podejście do spektrum w taki sposób, by był odporny na zakłócenia, co jest bardzo trudne do włączenia później do architektury sieci. Trzeba projektować to od początku.
To pole problematyczne zaproponował mi Thomas Tull, nasz przewodniczący i obecny główny sponsor firmy. Uważał, że to duży problem i poprosił, żebym się temu przyjrzał. Tak zaczęliśmy, więc naprawdę zasługuje na miano współzałożyciela.
To odwrotność sytuacji, w której sieci kosmiczne stają się coraz bardziej powszechne i kluczowe.
Tak. Mam swoje lata. Pamiętam wczesne dni Internetu, kiedy nie było aktorów państwowych i ransomware i wszystkiego innego. To było spokojne środowisko wypełnione naukowcami. Kiedy zaczęły się włamania i wykorzystywanie luk w zabezpieczeniach, nie nakładano kosztów na ludzi to robiących, więc tego było coraz więcej.
Myślę, że to samo dzieje się teraz. Jeśli nie nałoży się kosztów, nie powstanie negatywny cykl sprzężenia zwrotnego. W konsekwencji coraz większe pieniądze idą na zakłócanie. Dlatego uważam, że mamy tendencję do spektrum kontestowanego, które stanie się normą, a nasze systemy muszą być zaprojektowane tak, aby sobie z tym poradzić. To nie byle wyzwanie.
FCC zatwierdziło Logos do działania w pasmach K-, Q- i V, aby pomóc w rozwiązaniu tego problemu, chociaż niektóre segmenty zostały odroczone lub wymagają dodatkowej koordynacji. Czy coś zmienili w waszych planach krótkoterminowych?
W rzeczywistości nie. FCC wykonało doskonałą pracę, starając się to przejść agresywnie. Był to skomplikowany proces dotyczący spektrum. Zaczęliśmy pracować nad koordynacją federalną, zanim złożyliśmy wniosek do FCC, i wciąż pracujemy nad resztą.
Wierzymy, że nasza architektura, wykorzystująca bardzo wąskie wiązki, pozwala nam współistnieć z systemami w sposób, w jaki systemy o nietypowych, szerokich wiązkach miałyby trudności. Ponieważ nie próbujemy łączyć milionów użytkowników, możemy skupić energię w bardzo wąskich kieszeniach, co ułatwia nam koegzystencję z istniejącymi systemami.
Również kładziemy większy nacisk na wyższe kąty uplinku, a nie płytkie. To pomaga nie tylko w koegzystencji i zarządzaniu interferencją, ale także w odporności na zakłócenia. W Google prowadziłem program Citizens Broadband Radio Service (CBRS), w którym również pracowaliśmy wspólnie.
Jakie są najbliższe kroki teraz, gdy konstelacja ma zgodę regulacyjną?
Pracujemy nad umowami z dostawcami usług startowych, a także nad wyborem platformy satelitarnej. Prawdopodobnie jesteśmy pierwszą dużą konstelacją, która uważa, że nie musimy całkowicie integrować platformy (bus).
Pod koniec tego roku spodziewamy się zawęzić listę kandydatów platformy do mniejszego zestawu i przeprowadzić pełne zapytanie ofert (RFP). Mamy nadzieję, że przyznanie platformy nastąpi latem, a nawet wcześniej.
Projektujemy ładunek (payload) i zostanie on zintegrowany w zakładzie producenta platformy. W flatsacie nie jest tak, że platforma i ładunek po prostu się zgrywają. To bardzo zintegrowany projekt, więc zarządzanie tę złożonością i upewnienie się, że działa w produkcji, jest ważne.
Nie budujemy satelitów-prototypów. Planujemy wejść w niskoczynne początkowe produkowanie, przejść przez problemy produkcyjne i integracyjne, a następnie przejść do produkcji seryjnej, aby zbudować konstelację w rozsądnym czasie. Wielka część prac w tym roku dotyczy tego, jak zintegrowany będzie nasz ładunek, jak będziemy prowadzić operacje lotnicze i jak dopasować łańcuch dostaw.
Kiedy realnie moglibyśmy zobaczyć pierwszy statek kosmiczny wdrożony i usługi wstępne?
Chciałbym, abyśmy mogli rozpocząć starty satelitów pod koniec 2028 roku, ale dopóki nie będziemy mieli sfinalizowanych umów na starty i na platformę, nie będziemy mieli wyraźnej daty.
Początkowa powłoka M1 ma zapewnić usługi w szerokościach geograficznych o kątach równych ?32 stopnie, a naszym celem jest wystrzelenie wszystkich 325 satelitów w ciągu około sześciu miesięcy. To zależy od produkcji seryjnej i zdolności startowych. Zatem naszym celem jest uruchomienie M1 w roku 2029. Mam nadzieję, że szybciej w 2029 niż później, ale wszystko to zależy od umów dotyczących startów i platform.
Pierwotnie planowano rozpocząć starty satelitów do końca 2027 roku.
Na podstawie tego, co widzimy pod kątem pojemności startowej i dojrzałości platformy, myślę, że 2028 rok to obecnie ramy czasowe. Mogliśmy być mile zaskoczeni, ale generalnie wolę nie polegać na przyjemnych niespodziankach.
Kilka sieci skierowanych na rynki rządowe i przedsiębiorstw ma pojawić się w tym samym czasie. Co Logos musi zrobić inaczej, aby przetrwać tę konkurencję?
Część tego wraca do wykorzystania optycznych łączników między satelitami (ISL), które pozwalają nam wchodzić w górę, nad i w dół bez konieczności posiadania infrastruktury naziemnej w obszarze. Część dotyczy też tego, jak myślimy o spektrum, falach, aperturach i antenach.
Trudno mi wyjaśnić różnice między systemami, które są na bardzo wczesnym etapie projektowania lub które nie przeszły jeszcze procesu FCC. Jedna rzecz, którą wiem na pewno, to że fizyka zawsze ma ostatnie słowo.
Jedną z naszych zalet w tym spektrum jest to, że nie mamy GEO nad nami. Jeśli operujesz w konwencjonalnych pasmach Ka lub Ku, musisz chronić GEO w równikowym paśmie przed szkodliwymi zakłóceniami. To oznacza, że nie rozmawiasz prosto w górę. Satelity takie jak Starlink muszą prowadzić rozmowę pod kątem, co może tworzyć problemy z dostępnością i czynić Cię bardziej podatnym na zakłócenia ze źródeł naziemnych.
Rozmowa prosto w górę ? co możemy robić, bo nie ma GEO w paśmie uplinku ? pozwala tego uniknąć. Jeśli zakłócacz naziemny nadchodzi poziomo, musi przejść przez zawirowania terenu, a zanim dotrze do apertury, zostaje znacznie osłabiony. To jeden z powodów, dla których możemy zbudować system odporny na takie zakłócenia, i wraca to do tego, dlaczego wybraliśmy ten zestaw pasm uplinku zamiast komercyjnych Ku czy Ka. A to zmusi przeciwników do wydawania zasobów na środki zakłócające dla nowych pasm także.
Wyższe częstotliwości przynoszą także wyzwania, takie jak osłabienie sygnału w deszczu (rain fade) i surowsze wymagania dotyczące wskazywania oraz terminali. Jak zamierzasz łagodzić te negatywy w projektowaniu sieci i terminala?
Przeprowadziliśmy wiele analiz opartych na danych naukowych i na tym, co operatorzy robią obecnie. Nie uważam, że to aż tak złe, jak się powszechnie uważa. Nawet TeraWave wybrało to samo pasmo downlink. Część z tego polega na zapewnieniu wystarczającego zakresu dynamicznego ? możliwości zmiany mocy sygnału z satelity ? tak, aby poradzić sobie z osłabieniem sygnału spowodowanym deszczem. To część zasad, które wynegocjowaliśmy z FCC, jeśli chodzi o to, jak możemy zarządzać mocą nadawczą.
Jedną z miłych cech wąskiej wiązki jest to, że jeśli muszę zwiększyć moc z satelity, aby przejść przez warunki pogodowe, nie zwiększam mocy wszędzie. Zwiększam moc tylko w tym wąskim obszarze, na który wpływa pogoda.
Złożyliśmy również wniosek o spektrum 17 gigahertów, co może pomóc w rejonach o naprawdę ciężkiej pogodzie. Uważamy, że mamy bardzo dobrą dostępność w pasmach Q- i V z terminalami i aperturami satelitarnymi, które zaprojektowaliśmy, ale możliwość użycia 17 gigahertz jako zapasowego w rejonach o najcięższych warunkach pogodowych pomoże nam utrzymać kontakt i wydajność w tych rejonach.
Widzieliśmy wiele planów konstelacji, które pojawiały się i znikały w ciągu ostatniej dekady. Jakie są największe pułapki, które widziałeś, które mogą zniweczyć megakonstelacje, i jak projektujecie finansowanie, produkcję i wdrożenie Logos, aby ich unikać?
Jedną z korzyści prowadzenia tego teraz, w przeciwieństwie do bycia pierwszym na rynku, jest możliwość uczenia się na doświadczeniach innych. Mamy tu osoby, które pracowały w SpaceX w wczesnych latach i nad programem Amazon LEO, więc mamy dużo doświadczenia w tym, co działało, a co nie.
Najważniejszą rzeczą, którą się martwię, jest integracja wszystkich komponentów i łańcucha dostaw. Optyczne ISL, anteny fazowe ? wszystko to musi zbiegać się w czasie, który nie tylko umożliwi zbudowanie pierwszych kilku satelitów, ale także pozwoli na rampę do produkcji seryjnej, aby model ekonomiczny zadziałał. Jeśli zbudowanie pierwszego "shell" zajmie pięć lat, to problem.
Pierwszy shell to zaledwie 325 satelitów. Możesz to postrzegać jako niewiele, albo powiedzieć: o rany, to większe niż ktokolwiek w transzach SDA (amerykańska Agencja Rozwoju Przestrzeni). Zależy to od perspektywy.
Jeśli chodzi o finansowanie, zrobimy to w transzach, gdy będziemy postępować zgodnie z wewnętrznymi kamieniami milowymi. Obecnie widzimy duże zapotrzebowanie na nasz produkt. Po pracy nad dużymi projektami infrastrukturalnymi wcześniej powiem to: jeśli istnieje zapotrzebowanie ze strony klienta na to, co chcesz zbudować, możesz uzyskać finansowanie na realizację. Jeśli ludzie nie będą chcieli kupić tego, co budujesz, to duży problem.
Jeśli skutecznie zbudujemy to, co chcemy zbudować, a popyt wciąż będzie, nie uważam, że finansowanie jest głównym problemem. To naprawdę wykonanie wobec tej agendy będzie decydować o sukcesie.
Podczas pobytu w Google pomogłeś w spin-out laserowego terminala i platformy orkiestracji sieci Aalyria, która niedawno osiągnęła status "jednorożca" po zgromadzeniu 100 mln USD. W miarę dodawania przez konstelacje łączników optycznych i stawania się one coraz bardziej software-defined, jak orkiestracja sieci w czasie rzeczywistym zmienia sposób działania tych sieci i gdzie branża może nie doceniać złożoności?
W świecie GEO każdy używał tej samej modulacji i mniej więcej tych samych poziomów mocy, i można było przenieść terminal z jednej GEO do innej. Później pojawiły się OneWeb i Starlink w LEO, i było tak: ok, to wszystko w Ka, więc będziemy mieli jeden terminal, który może rozmawiać z GEO lub LEO i to jakoś ogarniemy. W pewnym momencie proces ten staje się bardzo bolesny do dostosowania.
Chcesz mieć nie jedną platformę, ale wiele platform, które integrujesz. Taki jest sposób działania Internetu. Zamiast próbować stworzyć jeden terminal, który mówi do wszystkiego, lub jedną sieć satelitarno-komunikacyjną, która robi wszystko dla wszystkich, umożliwiasz łączność między różnymi systemami i terminalami.
Różnica, którą Aalyria chce umożliwić, to nie tylko łączność, ale możliwość zarządzania łącznością z jakością usług, kontrolą pasma i innymi oczekiwaniami dotyczącymi wydajności.
Jeśli im się uda to zrobić, umożliwi to zestaw systemów opartych na kosmosie, aby robić to, co systemy naziemne nie robiły w Internecie. To również oznacza, że nie będziesz podawany na jednym systemie słabości. Możesz korzystać z różnych systemów LEO, a może nawet GEO, i łączyć możliwości w zależności od potrzeb.
To odchodzi od przekonania, że jedna rzecz zrobi wszystko dla wszystkich. To inne podejście do komunikacji satelitarnej. Jest bardzo "internetowe" ? wiele różnych sieci, które można ze sobą połączyć i z których można wybierać ? ale jednocześnie próbuje zarządzać wydajnością w tym środowisku, gdy wszystko się porusza. To bardzo dynamiczne środowisko.
Widzimy też, że coraz więcej krajów domaga się suwerennej łączności, a niektórzy nowi uczestnicy wyraźnie pozycjonują się jako krajowe alternatywy. Jak myślisz o obsługiwaniu klientów rządowych i przedsiębiorstw spoza USA w tym środowisku?
Jeśli dostarczasz Internet, jesteś częścią jednego systemu routingu. W prywatnej sieci mamy możliwość tworzenia w systemie wirtualnych partycji, z różnym przydziałem pojemności.
Myślę, że pojawia się pytanie o to, co naprawdę znaczy posiadanie suwerennej pojemności. Jeśli wszyscy muszą podróżować tą samą drogą routingu, to jest wyzwanie. Jeśli możesz stworzyć prywatną sieć dla niektórych zagranicznych rządów i użytkowników, może dać im ten rodzaj dywersyfikacji, który chcą.
Ostatecznie zależy to od celów. Jeśli nie chcesz polegać na niczym amerykańskim, to ciężka droga, bo będziesz chciał, by twój system działał także w Stanach Zjednoczonych. Ale jeśli celem jest dyferencjacja w wydajności, bezpieczeństwie, dystrybucji usług lub kto sprzedaje produkt, możemy to uwzględnić.
A to geopolityczna sytuacja, która wydaje się ciągle się zmieniać.
Ostatecznie chcemy zbudować produkt, który spełnia cele bezpieczeństwa i odporności dla użytkowników biznesowych i rządowych, a jeśli może on spełnić cele niektórych z tych zagranicznych państw, chętnie ich obsłużymy.
Jaką według ciebie będzie następna duża technologiczna zmiana w satelitach?
Użycie wyższych częstotliwości, być może nietypowego spektrum, to z całą pewnością jeden z kierunków, które obserwujemy. Jesteśmy częścią tego. Radia, anteny i możliwości, które możemy wykorzystać do komunikowania się na wyższych częstotliwościach, łatwiej zrealizować dziś niż kilka lat temu.
Oczywiście, możliwość bezpośredniej komunikacji z urządzeniami końcowymi to duża zmiana, i widzimy wokół tego dużo energii. Zastanawiam się, czy ekonomia to udźwignie, ale jako inżynier to imponujące widzieć tę możliwość.
Uważam też, że zobaczymy ruch ku większym satelitom z większymi możliwościami na pokładzie, wraz z możliwością korzystania z wyższych częstotliwości, aby zwiększać prędkości transmisji danych i dostarczać nowe rodzaje usług.
A sam statek kosmiczny staje się platformą. Traktujemy go nie tylko jako sieć, lecz jako platformę, na której można realizować inne działania. W miarę powstawania proliferacji konstelacji, pojawią się proliferacyjne czujniki i możliwości przekazywania danych (relay).
To sprawi, że kosmos stanie się znacznie bardziej zdolnym środowiskiem do dostarczania usług ? niekoniecznie konkurując bezpośrednio z łączami światłowodowymi, ale dostarczając usługi i możliwości zbliżone do światłowodów, których sieci terenowe nie mogą zapewnić.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
