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埃隆·马斯克的“星链”是如何工作的?会不会成为现代通信的一场革命?

译者
月儿
字号:  A-AA+ 2020-11-27 19:43:03


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埃隆·马斯克“星链”是如何工作的?会不会成为现代通信的一场革命?
 
本文译自Quora,原标题:How does Elon Musk's Starlink work? Will I be able to have service and wifi anywhere?


 

 

Binhan Lin


 
它的工作原理和其他任何卫星互联网服务是一样的,信号往返于地面站(通常是一个小碟形天线)与卫星之间,然后传输到与常规陆基互联网相连的地面站。传统的卫星互联网有很大的地理位置限制,因为较高的纬度无法“看到”卫星,因为卫星通常位于赤道附近。除了覆盖卫星的数量较少外,它们还被安置在高轨道上,有时甚至高达地球同步轨道。
 
“星链”通过
 
1)距离更近的卫星来解决这些问题,卫星距离地面仅210英里(非常低的地球轨道),这意味着为了持续覆盖,它需要在每个轨道上有更多的卫星来提供覆盖。这样做的好处是,有这么多卫星,在任何给定的时间都有可能看到两颗或更多的卫星。
 
2)由于有能力发射这么多卫星,一些卫星将发射到极轨道上,这将使覆盖范围达到两极。


埃隆·马斯克因用卫星“殖民”低轨道而被抨击
 
3)由于互联网的封闭性,卫星提供的信号更加清晰可靠。
 
4)由于低延迟,即使是移动的车辆也可以配备一个接收器(更像披萨盒),这意味着移动中的高速互联网,美军对这一功能很感兴趣。
 
SpaceX与美国陆军签署测试协议,使用星链网络——TechCrunch
 
马斯克的卫星项目用军用飞机测试加密互联网
 
5) 每颗卫星只能处理这么多流量,通过在范围内保持多颗卫星,可用带宽要高得多,能够支持给定区域内更多的用户。
 
埃隆的说法是,对于星链来说,你只要把天线盘放在任何能清晰看到天空的地方,它就能从连上的卫星上接收信号。马斯克还分享了一些关于如何使用‘用户终端’的简单说明——“你只需将设备插入插座并指向天空。埃隆·马斯克说,星链天线将类似于“一根棍子上的圆形UFO”


 
 
 

Steve Baker


Blogger at LetsRunWithIt.com (2013-present)Lives in El Paso, TX2018–present
LetsRunWithIt.com网站博客作者(2013年至今),2018–至今住在德克萨斯州埃尔帕
 
当星链完成了它所需要的所有卫星——那么是的。
 
你可以在地球上任何地方得到服务,除了(可能)非常靠近北极和南极的地方。
 
这项服务不是WiFi”—但如果你将WiFi路由器连接到星链将提供的gizmo(马斯克所描述的“棍子上的UFO”)—那么,是的,你几乎可以在任何地方使用WiFi。
 
这个系统的工作原理是让你的星链设备通过微波把你的数据发送到几颗卫星中最近的一颗,这些卫星将以每小时17000英里的速度呼啸而过。那该卫星将确定您想要将数据发送到何处-如果该目的地在附近的另一颗卫星的范围内——然后它会通过激光束把你的数据发送到该卫星上——卫星会通过无线电将数据发送到它的目的地。
 
如果目的地很遥远,那么第一颗卫星将把你的数据发送到一颗轨道更高、运行速度较慢的卫星中的一颗,它将把数据传送给另一颗,也许还有另一颗,然后再传送到一颗轨道较低的卫星上,然后传到地面。
 
为了最大限度地减少通过卫星网络的通信量,将有一批地面站连接到互联网的“主干网”上,将通信交给互联网的其他部分来处理。
 
从你的角度来看,所有这些都是看不见的。你把“UFO放在棍子上”——给它供电——把一根电缆从它插到你的电脑上——或者连接到WiFi路由器——它就会“正常工作”。


 

 

Zishan Sheikh


Lives in Indore, Madhya Pradesh, India2019–present
2019年至今生活在印度中央邦印多尔
 
星链简介
 
Starlink:由SpaceX公司制造的低轨道卫星互联网项目。它的主要目标是提供高速互联网连接(比光纤快得多),在世界任何地方都能以低廉的价格提供。第二个目标是帮助他们最渴望的火星任务。SpaceX将在短短几年内发射大约12000颗小型卫星(未来全部有4.2万颗)。整个项目的估计成本将近100亿美元。


现在的主要问题是:星链系统是如何工作的?
 
这些卫星将被发射到550公里高度、倾角为53°的近地轨道上,与传统的地球同步卫星相比,它们具有优势,因为距离地球较近,延迟时间更短(据马斯克说星链的延迟时间为20毫秒)。每颗卫星将通过激光与4颗相邻卫星相连,卫星通过四个面对面的天线传送信号。


这种扁平型天线可以在不移动的情况下向多个方向和频率发射信号。每部署60颗卫星就可以提供1TB的带宽。为了穿越太空轨道,卫星配备了K离子推进器,K离子推进器利用电荷差将离子射向特定方向。


星链需要相关的地面收发器,客户需要一个用户终端与卫星相连接。据马斯克所说,“这个终端看起来像一个薄的,扁平的,圆形的UFO,它有马达可以自动调整最佳角度来观察天空。”这意味着用户不必知道星链卫星可能在哪里,也不必在卫星在天空中移动时调整终端,它会自动移动。
 
接收


我能在任何地方使用服务和WIFI吗?
 
项目完成后,星链将能够为世界上除两极以外的几乎所有地区提供高速互联网。
 
 
 
 

Andrew Forrest


Chief Engineer at Solstad Offshore (2005-present)Lives in Brisbane, Queensland, Australia
Solstad Offshore的总工程师(2005年至今),居住在澳大利亚昆士兰州的布里斯班
 
星链是一个最终由42000颗卫星组成的卫星网络,这些卫星被安置在仅550公里高度的低地球轨道上。卫星(未来将)使用激光链路在它们之间发送信息包,并使用微波信号从地面天线发送和接收信息。


使用这种低轨道卫星(而不是在36000公里高度轨道上运行的传统地球同步通信卫星)将大大缩短了传输时间,而且产生的信号甚至比跨大西洋的光纤电缆还要快。
 
它们的倾角为53度,因此,只要你不靠近北极或南极地区,地球上任何地方都可以覆盖。


猎鹰9号有效载荷整流罩展示了“宜家扁平封装IKEA flatpack”的60颗Starlink卫星的堆叠安排。
 
目前“只”部署了482颗卫星,但SpaceX计划在未来十年内每月发射120颗(每两周发射一次猎鹰9号60颗卫星),以便打造网络(由于卫星设计寿命有限,因此需要不断更新)。他们预计在今年年底前开始有限的服务,随着卫星数量的增加,这一服务将逐渐增加。
 
 
 


G Saunders


MS from Virginia Commonwealth UniversityGraduated 1975
弗吉尼亚联邦大学硕士,毕业于1975年
 
这里有很好的答案,但既然你问我,我想补充一下:
 
目前的“卫星互联网”是一项糟糕透顶的服务,只有穷乡僻壤中没有其他有线或光纤选项的人才会使用它。这些卫星在地球同步轨道上,保持在同一位置,这样碟形卫星就不必移动了,卫星距离地面大约22000英里,所以信号传输需要相对较长的时间,往返至少44000/186000毫秒,再加上卫星传输信号需要几个步骤,所以通常至少有几秒钟的延迟。由于带宽对于已建立的连接而言相当不错,因此可以很好地进行浏览。但是对于像ssh这样的按键协议来说,它根本无法正常工作。
 
马斯克的星链卫星轨道距地面约340英里,因此信号的“飞行时间”很短,带宽则相当于每秒千兆比特。卫星以每小时17000英里的速度飞驰而过,所以需要有很多这样的卫星才能覆盖全球。在太空中,当我们在地面上移动时,它们将像蜂窝塔一样处理流量,并在它们超出范围时将连接传递给相邻的卫星。
 
星链不需要在地球同步轨道上发射一颗半永久卫星,而是需要数千颗半一次性卫星来覆盖地球。马斯克已经向我们展示了他可以让60颗卫星飞到那里,并让它们工作的方法,他正在努力降低成本,在地球完全覆盖之前,他还有很长的路要走。


用户使用的天线将有一些变化,它们确实需要能够清晰地指向天空。一些会是“棍子上的UFO”,但最近有一个原型,在一个高大的金字塔状的盒子里放着一个小盘子,当您拿到一个天线时,您可以将天线连上您的局域网,另一侧对准天空。
 
我们迟早会看到它是如何运作的。霍华德·休斯给我们带来了我们现在这一代的数据通信卫星,但它们现在已经是非常古老的技术了。马斯克想出好主意,这可能是现代科技,它将使互联网无处不在,更好的服务,更便宜


 
 
 

Sibasis Pattanayak


Lives in Kolkata, West Bengal, India
生活在印度西孟加拉邦加尔各答
 

埃隆·马斯克想要建立一个太空互联网已经不是什么秘密了。他的公司SpaceX已经获得美国联邦通信委员会(FCC)的许可,可以建立一个由数千颗近地轨道通信卫星组成的庞大网络。但该公司对这个名为星链的项目一直守口如瓶。
 
尽管马斯克曾表示,他希望超过一半的互联网流量通过星链,但Handley的模拟显示,该项目将最吸引大型银行的高频交易员,他们可能愿意拿出大笔资金用于专用、快速的连接。
 
最初,“星链”将由4425颗卫星组成,运行在距离地面1100至1300公里之间,比目前在轨运行的卫星数量还要多。Handley说,只有一种方法可以将这么多卫星排列在一个能最大限度减少碰撞的配置中,所以他相信他的模拟反映了SpaceX的目标。


当通过星链发送互联网信息时,地面站将开始使用无线电波与上面的卫星通话。一旦进入太空,信息将通过激光从卫星发射到另一颗卫星,直到到达目的地上方。从那里,它将再次通过无线电波发射到对应的地面站。
 
通过在范围内有多颗卫星,可用带宽要高得多,能够在给定的范围内支持更多的用户,每颗卫星都能处理较大的流量。
 





END








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