Internet na środku Pacyfiku? Już za moment!

Komunikacja z użyciem satelity nie jest oczywiście niczym nowym, tak samo jak telefony satelitarne. Już w 1985 roku działa sieć Iridium, a obecnie jest komercyjnie dostępnych już 5 takich sieci. Niemniej, AST Space Mobile dokonała gigantycznego przełomu, gdyż w tym przypadku do łączności wystarczą zwykłe smartfony, bez przeróbek i zmiany oprogramowania – w teście użyto Samsungów Galaxy S22 w wersji 5G. To ogromny skok technologiczny, gdyż w dotychczasowym przypadku wymagany był specjalny telefon satelitarny, nie dość, że kosztowny, to jeszcze duży i ciężki.

Jest to dowód, że za pomocą satelity można zapewnić pokrycie sieci komórkowej na obszarach z definicji będącymi białymi plamami na mapach zasięgu, tj. morzach i oceanach oraz terenach niezurbanizowanych.

Co więcej, ta komunikacja objęła normalne połączenie głosowe oraz wymianę danych z prędkością 14 Mbit/s. Czyli nie tylko SMS-y lub krótkie telegramy, ale normalne usługi komórkowe. Internet na Saharze stał się rzeczywistością.

Zapewnienie łączności tego typu z pewnością było niezwykle trudne. Smartfon jako terminal radiowy nie imponuje parametrami. Ma małą antenę wielozakresową wbudowaną do wnętrza obudowy, a z uwagi na przepisy oraz bezpieczeństwo dla użytkownika moc nadajnika jest ograniczona i w praktyce maksymalna wartość nie przekracza 0,5 wata. Sygnał ten musi dotrzeć do satelity zawieszonego na wysokości 500 km i po drodze pokonać przeszkody takie jak tłumienie sygnału w wolnej przestrzeni, przez chmury, jonosferę, absorbcję sygnału przez gazy atmosferyczne. Sumarycznie to tłumienie dla systemów LEO wynosi ok. 150 dB, przez co budżet łącza jest wyjątkowo trudny do zbilansowania. Na domiar złego antena w smartfonie nie jest silnie kierunkowa, optymalizuje się jej charakterystykę emisji w poziomie, a satelita porusza się szybko po niebie i warunki propagacji mogą się prędko zmieniać.

Rozwiązaniem tej łamigłówki okazała się ogromna antena, a mówiąc precyzyjniej, macierz antenowa pozwalająca na elektroniczne formowanie wiązki, w tym zapewnienie jej dużej kierunkowości w osi ustawianej dokładnie w kierunku terminala na Ziemi i dynamicznie zmienianej tak, aby skompensować ruch satelity. Skupienie realizowane jest za pomocą zmiany amplitudy i fazy sygnałów docierających do poszczególnych anten znajdujących się w szyku. W podobny sposób działają radary, w których antena jest nieruchoma, a obracanie wiązki realizują przesuwniki fazy. Jak to wygląda, pokazujemy na zdjęciach.

Po lewej stronie widoczny rozłożony satelita BlueWalker 3. Elektronika ukryta jest w ciemnym pojemniku znajdującym się na środku, reszta to rozkładana w kosmosie macierz antenowa o gigantycznych wymiarach 7,8×9 metrów złożona ze 148 segmentów po 16 emiterów w każdym. Na jej spodzie znajdują się ogniwa PV. Po prawej stronie widoczne są elementy macierzy w przybliżeniu. Każdy emiter zawiera 50 elementarnych anten, tj. razem szyk ma 148×16×50=118 tys. anten.

Jesteśmy o krok od momentu, w którym komórkowe łącza szerokopasmowe w przestrzeni kosmicznej mogą zapewnić kluczową łączność społecznościom na całym świecie o niedostatecznym zasięgu. Tyle samo dzieli nas od momentu, kiedy bezprzewodowe sieci rozproszone telemetryczne będą mogły działać w skali całego globu.

Robert Magdziak