SpaceX

Американские инженеры показали, что сигналы интернет-спутников Starlink можно использовать для геолокации с помощью любительского радиооборудования. Записав сигналы шести пролетающих спутников, они рассчитали местоположение в пространстве с ошибкой в 33,5 метра, а при использовании высотомера и позиционировании на плоскости ошибка уменьшилась до 7,7 метра. Статья опубликована в IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, а также доступна на сайте Калифорнийского университета в Ирвайне.

GPS, ГЛОНАСС и другие глобальные спутниковые навигационные системы работают следующим образом. Находясь на орбите, спутники транслируют сигнал, содержащий в себе данные о времени его испускания. Получив этот сигнал, приемник может сравнить его с собственным временем и по скорости распространения радиоволн рассчитать расстояние до спутника. А получив сигналы от хотя бы четырех спутников, он может рассчитать свое местоположение. Спутники GPS и ГЛОНАСС находятся на высоте 19-20 тысяч километров, поэтому сигнал доходит с не очень высокой мощностью и исследователи уже довольно давно изучают возможность использования низкоорбитальных аппаратов, расположенных намного ближе к Земле.

В последние годы толчок этому направлению дали новые большие группировки интернет-спутников, такие как Starlink, OneWeb и несколько планируемых, в том числе Kuiper от Amazon. Потенциально близкое расположение к поверхности Земли и мощный принимаемый сигнал могут повысить качество спутниковой навигации, но фактически существующие системы не «заточены» под такое использование, поэтому классический метод с приемом сигналов о времени с ними не работает. Ранее исследователи предлагали альтернативные методы, для которых необязательно знать содержимое сигналов, но к Starlink их пока не применяли.

Исследователи под руководством Захера Кассаса (Zaher Kassas) из Калифорнийского университета в Ирвайне научились рассчитывать местоположение по сигналам Starlink, не имея информации о его содержимом. Они обнаружили, что в сигнале спутников на частоте 11,325 гигагерц есть девять несущих пиков сигнала. Авторы решили рассчитывать местоположение с помощью отслеживания фазы несущей, метода, используемого для повышения точности GPS-измерений до десятков сантиметров. Они дополнили его адаптивным фильтром Калмана для подстройки частоты из-за допплеровского смещения сигнала от спутников.

Инженеры использовали для экспериментов программно определяемую радиосистему (SDR) и доступную антенну для Ku-диапазона. Положения спутников они узнали по общедоступной базе TLE-данных. Система записывала сигналы в течение 800 секунд. После записи они рассчитали координаты с ошибкой в 33,5 метра, если рассматривать трехмерное местоположение и 25,9, если рассчитывать положение в плоскости. Добавив данные с высотомера, убирающие неопределенность по высоте, они добились ошибки в 7,7 метра.

Авторы рассказали Ars Technica, что записывали сигналы от шести спутников по очереди, потому что пока над их местностью не пролетает такое количество аппаратов одновременно, но по мере роста Starlink их должно стать больше, что повысит точность геолокации. Кроме того, они готовят новый эксперимент, в котором будут ловить сигнал от четырех спутников одновременно и рассчитывать местоположение в реальном времени.

Одна из проблем использования GPS и его аналогов в больших городах заключается в том, что сигнал отражается от зданий, поэтому расчеты происходят с ошибками. В прошлом году Google начала добавлять в Android модели зданий в некоторых городах, чтобы учитывать их при расчете координат.

Григорий Копиев

Источник

Сэм Корус (Sam Korus), аналитик из Ark Invest, поделился своим мнением о возможной ёмкости рынка для Starlink.

Аналитик создал пару моделей, которые показывают диапазоны цен, что клиенты компании были бы готовы заплатить за Starlink. Если абонентская плата за Starlink будет составлять от $75 до $100 в месяц SpaceX могут получить общий доступный рынок в размере $6 млрд в год, как только спутниковая группировка будет иметь 12 000 спутников и предоставлять свои услуги 5 млн пользователей по всему миру (1-й график)

График модели рынка также показывает цену от $10 до $20 ежемесячной абонентской платы, что потребует от Starlink эксплуатации 12 000 спутников и около 30 млн пользователей для достижения той же годовой выручки (2-й график)

Всего за 200 дней количество пользователей сервиса составило 100 000 человек (3-й график).

Так или иначе, но SpaceX потребуется несколько лет, чтобы вывести 12 000 спутников (сейчас на орбите находится около 1700 спутников). Компании потребуется ещё более ста запусков (на Falcon 9), чтобы достичь 12 000 действующих спутников. Тем не менее Starship будет способен выводить уже около 400 спутников Starlink за раз, напрямую доставляя аппараты на нужную орбиту. Именно Starship поможет компании достичь своей цели со Starlink гораздо раньше. В долгосрочной перспективе SpaceX планируют эксплуатировать более 30 000 спутников, таким образом необходимо сделать около 70 рейсов Starship.

Производство каждого терминала Starlink сейчас обходится компании в около $1000 (при цене для абонентов в $499). Президент SpaceX Гвинн Шотвелл говорит, что они уже работают над снижением стоимости терминала. Илон Маск даже заявил, что она может снизиться в два раза. Компания уже подала заявку в Федеральную комиссию по связи (FCC) с просьбой разрешить эксплуатацию 5 млн пользовательских терминалов в преддверии завершения периода бета-тестирования и запуска сети Starlink в глобальном масштабе.

Источник

Когда экипаж миссии Inspiration4 наслаждался видом Земли из купола Crew Dragon, неожиданно раздался сигнал тревоги, система космического корабля предупредила экипаж о “значительной проблеме”…

Звучит как начало фантастического фильма про космос с эпичным сюжетом, но реальность оказалась банальнее. Джаред Исаакман, Саен Проктор, Хейли Арсено и Крис Семброски потратили месяцы на изучение руководств SpaceX и обучение реагированию на чрезвычайные ситуации в космосе, поэтому они начали действовать по инструкции и сразу связались с наземными диспетчерами SpaceX, чтобы определить причину ошибки. Как оказалось, с самим кораблём Crew Dragon было всё хорошо, причиной появления ошибки стал его бортовой туалет.

В космосе нет ничего простого и даже туалет – не исключение. На Земле убедиться, что всё, что надо, попадает туда, куда нужно – простая задача. Но в космосе нет никакой гарантии, что всё, что необходимо, пойдёт именно туда, куда и должно. Физика микрогравитации – проста и одновременно жестока, всё может разлетаться во всех направлениях. Чтобы решить эту проблему, в космических туалетах есть специальные вентиляторы, которые используются для всасывания продуктов жизнедеятельности. После чего отходы хранятся в специальных ёмкостях.

У системы управления отходами корабля Crew Dragon возникли механические проблемы с вентилятором. Именно это вызвало ошибку и включение сигнала тревоги системой датчиков корабля.

Скотт Потит (Scott Poteet), директор миссии Inspiration4, сообщил журналистам об этой проблеме в своём интервью. Позже на пресс-конференции, вместе с директором SpaceX по пилотируемым полётам Беджи Ридом (Benjamin Reed) они подтвердили, что возникла проблема с системой управления отходами, но не вдавались в подробности, что сразу же вызвало волну слухов о том, что происходит на корабле.

Теперь же командир миссии Джаред Исаакман рассказал о том, что действительно произошло: “Я хочу, чтобы меня на 100% ясно поняли: в кабине корабля вообще не было проблем, связанных с этим”.

Экипажу действительно пришлось связаться со SpaceX, чтобы отреагировать на эту проблему.

Дело осложнялось ещё и тем, что экипаж не всегда мог связаться с ЦУПом: “Я бы сказал, что где-то около 10% нашего времени на орбите у нас не было связи с Землей”, — сказал он. В итоге, после консультации со специалистами, проблему с вентилятором решили, найдя “обходной путь”.

“Психологическая стойкость, хорошая подготовка и отношения в экипаже были решающими для успеха миссии. Психологический аспект – это та область, в которой вы не можете идти на компромисс при подборе экипажа. Если бы с нами был кто-то, у кого не было такой психологической стойкости, его реакция могла бы повлиять на экипаж и в итоге на миссию. Но никто на самом деле не хочет вдаваться в подробности этой истории с туалетом, по понятным причинам”, — добавил Исаакман.

Экипаж Inspiration4, разговаривая с некоторыми астронавтами NASA, также отмечал, что “пользоваться туалетом в условиях космоса – сложный процесс, и вы должны понимать друг друга”.

С момента миссии Apollo-10 в 1969 году и знаменитого звонка экипажа в ЦУП по поводу “летающих по кабине фекалий”, космические туалеты эволюционировали, благодаря усилиям инженеров. Однако, проблемы физиологических процессов никуда не делись.

Даже простое мочеиспускание в космосе может стать проблемой, поскольку моча внутри мочевого пузыря в космосе ведёт себя по-разному и бывает очень сложно определить, когда именно необходимо сделать свои дела.

Человеческое тело эволюционно создано для жизни на Земле с её параметрами гравитации. Даже у многих профессиональных астронавтов, после опыта нескольких полётов, в течение первых двух дней на орбите периодически бывает тошнота, что уж говорить про неподготовленных людей. У NASA даже есть термин для обозначения этого – синдром космической адаптации, который наблюдается примерно у 80% всех астронавтов.

Исаакман сказал, что во время миссии Inspiration4 он не чувствовал позывов к рвоте. Но привыкание к микрогравитации у всех идёт по-разному. Хейли Арсено пришлось сделать уколы антигистаминным средством для борьбы с тошнотой.

На что похожа микрогравитация по ощущениям? “Это просто скопление крови в вашей голове, как если бы вы висели вверх ногами. Но вы должны найти способ просто игнорировать это и работать над тем, чтобы привыкнуть к этому. Примерно через день вы привыкаете к этому и почти не замечаете этот эффект”, — сказал он.

Исаакман также сказал, что нисколько не сожалеет о своем решении потратить миллионы долларов на трёхдневный космический полёт: “Я надеюсь, что это будет действенной моделью для будущих миссий. Я также верю в миссию SpaceX по поддержке мультипланетарности, с колониями людей, живущими в космосе. Во время полёта я почувствовал себя действительно заряженным и вдохновленным идеей, что мы должны продолжать двигаться всё дальше и дальше в космос”.

Источник