همه چیز درباره ی LEO – تغییر ساختار ارتباطات و اینترنت جهانی

توسط دانیال زحمتکش -
همه چیز درباره ی LEO – تغییر ساختار ارتباطات و اینترنت جهانی

سلام به همراهان مجله می مارکت.

توی این مطلب با یک موضوع اختصاصی که به اختصار LEO (Low Earth Orbit) به معنی مدار نزدیک زمین شناخته میشه همراه شما هستیم.

مینگ چی کو، تحلیلگر مشهور، در یادداشتی برای سرمایه‌گذاران پیشنهاد کرده که اپل این فناوری رو در تلفن‌های هوشمند در سال 2021 وارد کنه. گفته میشه که این گوشی‌های نسل جدید دارای سخت‌افزار و نرم‌افزاری خواهند بود که قابلیت اتصال آسان به ماهواره‌های LEO رو داره. با این کار کاربران بدون اینکه شبکه 4G یا 5G در دسترس داشته باشن می‌تونن پیام ارسال کنن و با هرکسی که دوست دارن تماس بگیرن.

انتظار میره دستگاه‌های جدید از تراشه سفارشی شده کوالکام X60 با پشتیبانی از ارتباطات ماهواره ای باشه. اونا به احتمال زیاد Globalstart رو برای ارائه خدمات ارتباطی ماهواره ای بکار می‌گیرن. البته این سرویس به SpaceX استارلینک هم مشابه هست.

مدار LEO یا مدار نزدیک زمین چیست

همونطور که از نام این تکنولوژی هم مشخصه، یک مدار نزدیک زمین تقریبا به سطح زمین نزدیکه. مثل ماهواره‌های قدیمی که خیلی فاصله داشتن نیست. اینا به طور معمول در ارتفاع کمتر از 1000 کیلومتر قرار دارن اما می‌تونن تا 160 کیلومتر بالاتر از زمین باشن که در مقایسه با مدارهای دیگه کمه اما هنوز هم بسیار بالاتر از سطح زمینه. اگر بخوایم مثال بزنیم و مقایسه کنیم، اکثر هواپیماهای تجاری در ارتفاع بیش از 14 کیلومتر پرواز نمی‌کنن که این حداقل 10 برابر پایین تر از جاییه که پایین ترین بخش مدار LEO در نظر گرفته شده.

ماهواره‌های LEO کجا قرار دارن

بر خلاف ماهواره‌های GEO که همیشه باید در امتداد خط استوا زمین بچرخند، ماهواره‌های LEO مجبور نیستن که همیشه یک مسیر خاصی رو به دنبال زمین به یک شکل دنبال کنن. اونا میتونن مسیر خودشون رو کج کنن و تغییر بدن. این به این معنیه که مسیرهای بیشتری برای ماهواره‌ها در LEO وجود داره که یکی از دلایلی که LEO شکل مداری داره و بیشتر مواقع از مدارهای مختلف استفاده می‌کنه.

عملکرد ماهواره‌های LEO چطور است؟

ماهواره‌های LEO به خاطر نزدیک بودن به زمین به دلیل مختلفی مفید هستن. این مدار بیشتر برای تصویربرداری ماهواره‌ای استفاده میشه، که به خاطر نزدیک بودن به سطح زمین این امکان رو میده که تصاویر با وضوح بالاتری گرفته بشه که قبلا در نقشه‌های ماهواره ای دیدید. این مدار برای ایستگاه فضایی بین المللی هم مورد استفاده قرار داره، بخاطر اینکه سفر فضانوردان رو کوتاه‌تر و آسان‌تر می‌کنه. ماهواره‌ها در این مدار با سرعتی حدود 7.8 کیلومتر برثانیه حرکت می‌کنن. با این سرعت و فاصله یک ماهواره تقریبا 90 دقیقه طول میکشه تا یک دور کامل به دور زمین بچرخه، به این معنی که فضانوردان در این مدار می‌تونن حدود 16 بار در روز به دور زمین بچرخن.

عملکرد ماهواره‌های LEO چگونه است

با این حال ماهواره‌های LEO که برای مخابرات قراره استفاده بشن جدا از موارد فعلی هستن، چون اونا با سرعت در آسمون حرکت میکنن و بنابراین کمی زمانبر و سخته که از ایستگاه های زمینی اونا رو ردیابی کرد. به جای این، ماهواره‌های ارتباطی در LEO معمولا به عنوان بخشی از یک ترکیب بزرگ یا صورت فلکی کار میکنن، به این معنی که چندین ماهواره برای پوشش مداوم استفاده میشه. برای افزایش پوشش، گاهی اوقات هر بخش یا صورت فلکی ماهواره‌ای متشکل از چندین ماهواره مشابه هست و اونا با هم پرتاب میشن تا یک پوشش مثل تور در اطراف زمین ایجاد کنن.

نزدیک بودن و پایین بودن چقدره؟

ماهواره‌های LEO از فاصله 500 کیلومتری تا 2000 کیلومتری از سطح زمین کار میکنن. ماهواره‌های ارتباطی سنتی به مراتب در فاصله بالاتر و در حدود 36000 کیلومتری مستقر شدن، و به اصطلاح در مدارهای ژئوسنکرون یا مدار زمین‌آهنگ قرار دارن. اینا با سرعت برابر سرعت زمین میچرخن و از اینجا به نظر میاد در یک نقطه ثابت توی فضا شناور هستن.

مزیت استفاده از مدارهای نزدیک تر چیه؟

سفر کوتاه تر به معنی سفر سریعتره، پس زمان لازم برای ارسال و بازگشت داده‌ها (که به عنوان تاخیر شناخته میشه و با عنوان پینگ و میلی ثانیه معمولا بیان میشه) برای ماهواره‌های LEO پایین تر از مدارهای دیگست. و از اونجایی که سیگنال‌ها میتونن با سرعت بیشتری در خلاء و فضا حرکت کنن (در مقایسه با کابل‌های فیبر نوری) ماهواره‌های LEO پتانسیل اینو دارن که با سریع‌ترین شبکه زمینی رقابت کنن یا حتی از اونا جلو بزنن.

منظور از سریع چقدر سریعه؟

یک شرکت مستقر در لندن که توسط ریچارد برانسون پشتیبانی میشه (به اسم OneWeb) یه سری ماهواره‌های LEO که به بزرگی ماشین لباسشویی بودن رو پرتاب کرد به فضا، میانگین تاخیر 32 میلی ثانیه در جولای 2019 در انتقال بین فضا و کره جنوبی ثبت شد. ایلان ماسک، بنیانگذار شرکت فناوری‌های اکتشاف فضایی، SpaceX، گفته که در ابتدا هدفش با سیستم‌های ماهواره‌ای استارلینک 20 میلی ثانیه هست، که امیدواره در نهایت به نصف این مقدار یعنی 10 میلی ثانیه برسه. چنین صبحت‌هایی باعث ایجاد گمانه زنی شده که شرکت‌های مالی می‌تونن از با استفاده از سرمایه‌هاشون در این زمینه پیشی بگیرن. برعکس سیستم‌های مدار بلند که دارای تاخیر 600 میلی ثانیه برای رفت و برگشت هستن.

معایب نزدیک زمین بودن چیه؟

سرعت پایدار نیاز به مدار پایدار داره (با ایجاد تعادل بین اینرسی جسم و گرانش زمین) که با فاصله کاهش پیدا می‌کنه. ماهوارهایی که برای فاصله زیاد فرستاده میشن با سرعت حدود 11000 کیلومتر در ساعت حرکت میکنن تا از سقوطشون به زمین جلوگیری بشه، درحالیکه ماهواره‌های LEO باید با سرعت 27000 کیلومتر در ساعت حرکت کنن، تا بتونن یک دور کامل به دور زمین در مدت 90 الی 120 دقیقه بزنن. این به این معنیه که هر ماهواره LEO فقط برای مدت کوتاهی با فرستنده زمینی در ارتباطه و به همین دلیل این پروژها شامل تعداد زیادی ماهواره میشن: OneWeb میگه که در این سیستم، گیرنده‌ها قادر به دریافت سیگناه ثابت هستن چرا که ماهواره‌های جدید در فضا همیشه در محدوده پرواز می‌کنن و سیگنال ماهواره‌ای رو که قراره فراتر از افق پرواز کنه هر 2 یکبار به طور پیشگیرانه جایگزین میکنن. یعنی قبل از خارج شدن ماهواره قبلی ماهواره جدید جایگزین میشه.

آیا ماهواره‌های LEO جدید هستن؟

خیر، تقریبا 2700 ماهواره فعال LEO در حال حاضر در مدار هستن، این به گفته یک گروه نظارتی به نام اتحادیه دانشمندان نگران هست. (Union of concerned Scientists). به عنوان مثال یک شبکه متعلق به شرکت Iridium در ایالات متحده هست. این شرکت امکان برقراری ارتباط صوتی و داده‌ای از تلفن‌های همراه ماهواره‌ای رو داره و از سال 1998 کار می‌کنه. (ببینید چقدر از دنیا جلو هستیم). تلاش‌های قبلی که توسط این شرکت و Globalstar انجام شد منجر به ورشکستی شد. چیزی که اعلان جدیده مقایس وسیع پیشنهادهاست، به همراه برنامه ریزی شرکت‌های بزرگ برای پرتاب هزاران ماهواره به فضا.

چه زمانی این تکنولوژی شروع به کار می‌کنه؟

شرکت SpaceX تا الان بیش از 480 ماهواره رو پرتاب کرده و برنامه داره که بیش از 12000 ماهواره دیگه هم پرتاب کنه. در اکتبر 2019، این شرکت مجوز 30 هزار مورد دیگه رو هم دریافت کرده. ایلان ماسک و شرکت OneWeb هر دو گفته که شبکه‌های جزئی ممکنه در سال 2021 به بهره برداری برسن که الان چندین موردش رو هم شاهد بودیم در برخی کشورها. شرکت علوم و صنایع هوافضا چین در حال ارائه شبکه ای شامل 156 ماهواره تا سال 2022 هست.

شرکت آمازون برای پرتاب 3236 ماهواره درخواست مجوز کرده. در همین حال، اپراتورهای سنتی در آمریکا دارن به سرمایه‌گذاری قوی بر روی ماهواره‌های زمین ادامه میدن، همکاری با کمپانی‌هایی مثل فیسبوک تا بتونن پهنای باند رو به مناطق روستایی و هواپیماها هم برسونن.

آیا فضای کافی برای اینهمه ماهواره وجود داره؟

هیچکس نمیدونه که ماهواره‌های موجود چقدر میتونن سندروم کسلر ایجاد کنن و باعث ایجاد زباله فضایی بشه. یکی از دانشمندان ناسا به نام دونالد کسلر، این احتمال رو مطرح کرده که اگر فضا بیش از حد شلوغ بشه، برخوردهایی رخ میده که باعث واکنش زنجیره‌ای فاجعه بار میشه که هر کدوم از اونا باعث برخوردهای بیشتر میشن. نیروی هوایی ایالات متحده در حال توسعه یک سیستم راداری زمینی هست که با نام حصار فضایی شناخته میشه که این سیستم قراره به منظور ردیابی ماهواره‌ها و بقایای اونا طراحی بشه. در سپتامبر 2019 آژانس فضایی اروپا، یک کاوشگر فضایی رو بعد از اخطار به دلیل نزدیک شدن بیش از حد به ماهواره استارلینک منتقل کرد.

نظر شما در مورد تمام این LEO و این تکنولوژی چیه؟

تا بحال نیاز به دستگاه‌ها و گیرنده‌های مخصوص برای دستیابی به این تکنولوژی بود اما در آینده نه چندان دور، ممکنه بتونید با گوشی‌های جدیدتر هم به سادگی به این تکنولوژی دستیابی پیدا کنید.

منابع: انجمن شیائومی، ESA، Bloomberg، ویکیپدیا انگلیسی


به این مطلب امتیاز دهید 1 رای


    دانیال  زحمتکش
    دانیال زحمتکش

    اوقاتی که متمرکز هستم مینویسم.


    نظرات کاربران

    نظر خود را برای ما ارسال کنید .