De pandemie versnelt de internetrace in de ruimte

Hoe de technologie achter wifi in vliegtuigen kan helpen om iedereen op aarde met elkaar te verbinden.

Dit verhaal maakt deel uit van een groep verhalen genaamd hercoderen

Ontdekken en uitleggen hoe onze digitale wereld verandert - en ons verandert.





In grote delen van de Verenigde Staten en de wereld zijn er miljoenen mensen die geen betrouwbare internettoegang hebben. Deze niet-verbonden mensen bevinden zich niet alleen in afgelegen plaatsen zoals landelijk Amerika of Nieuw-Zeeland of sub-Sahara Afrika. Er wonen veel mensen in dichtbevolkte stadscentra met beperkte toegang tot betaalbaar breedband. De Covid-19-pandemie heeft de uitdaging om iedereen met elkaar verbonden te krijgen een nieuwe urgentie gegeven, en hoewel bedrijven als Google en Facebook verregaande ideeën hebben geopperd om het probleem op te lossen, is de meest veelbelovende internettechnologie er ook een die zich al heeft bewezen: breedband via satelliet .

Begin maart, slechts enkele dagen voordat steden in de VS werden gesloten vanwege de pandemie, zei Elon Musk de laatste details gedeeld over zijn plan om een ​​satellietbreedbanddienst genaamd Starlink te bouwen. Tijdens een satellietconferentie in Washington DC beschreef Musk hoe een constellatie van Starlink-satellieten zal knipperen wanneer ze in een lage baan om de aarde komen. Zoals beschreven, klinken ze bijna als glitterstrepen in de nachtelijke hemel, of magische bands van vliegende gadgets die internet naar iedereen op de planeet kunnen stralen.

Gecombineerd met verbeteringen aan bestaande technologie zoals DSL, kabel en glasvezel - om nog maar te zwijgen van 4G- en 5G-cellulaire netwerken - staat futuristische satellietbreedband om de digitale kloof in de VS en elders te overbruggen. En omdat de pandemie heeft geleid tot een explosieve vraag naar betere, meer algemeen beschikbare internetconnectiviteit, lijkt snelle vooruitgang onvermijdelijker dan ooit.



De nieuwe satellieten van Musk zijn begin september online gegaan, waardoor bètatesters downloadsnelheden hebben die wedijveren met die van terrestrische breedband . SpaceX heeft nu 700 Starlink-satellieten in een baan om de aarde gebracht in de afgelopen 16 maanden en heeft plannen om te leveren maar liefst 30.000 meer in de komende jaren. Meer satellieten betekenen meer bandbreedte en hogere snelheden, en uiteindelijk, zegt SpaceX, kunnen zijn satellietconstellaties met een lage baan om de aarde high-speed internet leveren aan de hele VS. Amazone , Facebook , en verschillende startups hebben de afgelopen jaren soortgelijke beloften gedaan.

Het concept van op satelliet gebaseerde internetservice is eigenlijk tientallen jaren oud. De innovatieve satelliettechnologie met een lage baan om de aarde die door SpaceX en anderen wordt ontwikkeld, kan echter essentieel, zo niet transformerend zijn, voor alles, van telegeneeskunde tot leren op afstand op plaatsen die nog niet zijn verbonden.

Satelliet breedband kan ook zeer winstgevend zijn voor het bedrijf dat het als eerste uitzoekt. Je kunt je voorstellen dat Amazon breedband via satelliet gebruikt om zijn Amazon Web Services (AWS)-activiteiten te stimuleren, of dat Facebook het gebruikt om ervoor te zorgen dat meer mensen op zijn platform komen. En als Musk zijn zin krijgt, zullen zijn Starlink-constellaties miljarden dollars aan winst genereren om zijn missie om Mars te koloniseren te financieren.



Dit klinkt allemaal futuristisch, maar satellietbreedband is al heel reëel. Als je ooit verbinding hebt gemaakt met wifi in een vliegtuig of cruiseschip, heb je het waarschijnlijk gebruikt. Het basisidee is dat grondstations die op internet zijn aangesloten, ook wel gateways genoemd, gegevens naar een satelliet kunnen sturen, die die gegevens vervolgens doorstuurt naar antennes ergens anders op de grond - of op een schip of vliegtuig.

Het probleem met deze technologische prestatie is dat het allemaal erg duur is. Het kan honderden miljoenen dollars kosten om satellieten de ruimte in te lanceren, en dan wordt er nog geen rekening gehouden met wat er nodig is om wettelijke hindernissen te overwinnen. Veel bedrijven hebben de afgelopen 20 jaar geprobeerd het bedrijfsmodel te kraken, maar dat is niet gelukt. Maar nogal plotseling is het ruimte-internetspel veranderd.

De Covid-19-crisis heeft de aandacht voor en investeringen in satelliettechnologie aanzienlijk versneld, vertelde Babak Beheshti, decaan van het College of Engineering and Computing Sciences aan het New York Institute of Technology, aan Recode. Beheshti voegde eraan toe dat het aantal lanceringen vertienvoudigd was van vorig jaar tot dit jaar. Waarom? Omdat scholen, lokale overheden en anderen plotseling breedband internettoegang nodig hadden in gebieden waar er echt geen infrastructuur was.



Dit klinkt misschien als een bewijs dat satellietbreedband eindelijk op weg is om de digitale kloof te dichten, maar de situatie blijft vaag. Toen SpaceX zijn Starlink-satellieten begon af te vuren, begon Amazon in juli goedkeuring gekregen van de Federal Communications Commission (FCC) om 3.236 satellieten in een lage baan om de aarde te lanceren voor een eigen constellatie genaamd Project Kuiper. Ondertussen lijken leiders in de satellietbreedbandindustrie, zoals Viasat, niet snel genoeg nieuwe satellieten in de lucht te krijgen om aan de vraag te voldoen. En gaandeweg belooft de federale overheid miljarden dollars aan subsidies aan bedrijven die breedband naar het Amerikaanse platteland brengen.

In sommige opzichten is de droom om iedereen op aarde te verbinden nog nooit zo dichtbij geweest. Op andere manieren is het moeilijk te zeggen of de nieuwste innovatieve ideeën dezelfde valkuilen zullen ondervinden als die van de afgelopen jaren.



Satellietbreedband, kort uitgelegd

Satellietbreedband is precies hoe het klinkt: breedbandinternettoegang via satelliet. Het basisidee is niet veel veranderd sinds de hoogtijdagen van satelliet-tv aan het eind van de jaren '90, toen bedrijven internetconnectiviteit naar dezelfde schotel stuurden die je HBO-signaal ontving met snelheden die sneller waren dan inbellen, maar nog steeds langzamer dan de huidige breedband.

In 2020 zijn er twee belangrijke manieren waarop bedrijven satellietbreedband leveren. Het belangrijkste verschil tussen hen is hoe hoog de satellieten in een baan om de aarde draaien. Geosynchrone satellieten, die ongeveer 22.000 mijl boven een vaste plaats op het aardoppervlak cirkelen, is een oudere technologie die bedrijven als Viasat gebruiken voor breedbandverbindingen. Je hebt deze technologie waarschijnlijk gebruikt voor wifi in vliegtuigen.

Dan zijn er nog de sterrenbeelden in een lage baan om de aarde, die bestaan ​​uit honderden, zo niet duizenden kleinere satellieten die tussen de 300 en 1200 mijl boven de aarde draaien. Dit is de aanpak die is krijg de laatste tijd alle buzz , en degene die SpaceX en Amazon nemen.

Geosynchrone satellieten zijn de meer volwassen, meer bewezen technologie. Viasat en het bedrijf Hughes, het voormalige moederbedrijf van DirecTV, bestaan ​​al tientallen jaren. (DirecTV gebruikte eigenlijk zijn schotels en infrastructuur om aan te bieden een satelliet-internetservice genaamd DirecPC terug in de late jaren '90.)

Viasat en Hughes zijn ook de twee bedrijven die momenteel hoogstwaarschijnlijk satellietbreedband aanbieden in afgelegen delen van de VS. Als je iemand die in de wildernis van New Hampshire woont , waar er geen terrestrische breedbandopties zijn, kunt u een versie van DSL krijgen, die werkt op bestaande koperen telefoonlijnen, die in wezen net zo traag is als inbellen. Of u kunt zich aanmelden voor geosynchrone satellietbreedband via Viasat of Hughes en snelheden krijgen die vergelijkbaar zijn met standaard breedband: ongeveer 25 megabits per seconde. Plannen beginnen bij $ 40 tot $ 50 per maand en worden duurder als je meer bandbreedte wilt.

Hoewel ze betrouwbaar zijn, hebben deze geosynchrone satellietsystemen enkele problemen. De belangrijkste is latentie. De satellieten bevinden zich duizenden kilometers boven het aardoppervlak, dus het kost tijd om gegevens te reizen - en dat kan een kleine vertraging betekenen tussen verzenden en ontvangen. Dit is geen probleem als u alleen op internet surft. Het is een groot probleem als je videogames probeert te streamen of videogesprekken voert, zoiets we doen allemaal meer dan ooit tevoren . Denk maar aan externe tv-nieuwscorrespondenten die een halve slag moeten wachten tussen het moment waarop het anker in de studio de vraag stelt en wanneer ze het in hun oortelefoon horen, terwijl het signaal omhoog gaat naar een communicatiesatelliet en dan terug naar de oppervlakte.

Constellaties in een lage baan om de aarde, zoals die van SpaceX en Amazon, beloven het latentieprobleem op te lossen. Omdat de satellieten dichter bij de grond staan, hoeven de gegevens minder ver te reizen. Musk zegt dat dit de Starlink-satellieten van SpaceX betekent, die op ongeveer 340 mijl boven het oppervlak zullen cirkelen, biedt lage latentie , waardoor het risico op vertraging wordt verkleind. De kwestie van latentie is trouwens een groot probleem voor de FCC en haar beslissing om miljarden dollars aan subsidies uit te delen. Het bureau zegt het geeft prioriteit aan netwerken die een lage latentie bieden bij het verstrekken van financiering.

Toch zijn er nog andere onbeantwoorde vragen over hoe snel en betrouwbaar nieuw ontworpen sterrenbeelden in een lage baan om de aarde zullen zijn. In tegenstelling tot geosynchrone satellieten, die boven één plek zijn bevestigd, cirkelen satellieten met een lage baan om de aarde elke 90 tot 120 minuten om de planeet. Ze zijn ontworpen om verbonden te blijven met het grondstation en met de eindgebruiker door met elkaar verbonden te blijven, maar als deze keten wordt verbroken, zou dit de verbinding verstoren. Deze constellaties bestaan ​​ook uit duizenden relatief kleine satellieten - Starlink-satellieten wegen minder dan 600 pond - wat betekent dat ze meerdere lanceringen nodig hebben, wat duur is.

Naarmate er meer satellieten omhoog gaan, optimaliseren ze de netwerkarchitectuur, legt Manny Shar, hoofd analyse bij Bryce Space and Technology, uit. In de komende jaren zouden we behoorlijke verbeteringen moeten zien in plattelandsgebieden waar de capaciteit echt beperkt is, en er is beperkte concurrentie om dat te verbeteren. Er zal dus op zijn minst een alternatieve optie zijn waar die plattelandsgebruikers hun voordeel mee kunnen doen.

Het punt van Shar over beperkte concurrentie is een belangrijke. Veel delen van de Verenigde Staten hebben bijvoorbeeld toegang tot langzamere DSL-verbindingen dankzij telefoonlijnen, maar omdat het upgraden van die infrastructuur zo duur is, hebben de telecombedrijven die die gebieden bedienen vaak weinig prikkels om dit te doen. Dat laat bewoners afhankelijk van een mix van slechte bedrade verbindingen en vaak vlekkerige mobiele netwerken.

Nieuwe technologie zoals 5G zou ogenschijnlijk hogere cellulaire snelheden naar afgelegen gebieden kunnen brengen, maar nogmaals, het bouwen van die infrastructuur kost tijd en geld. Satellietbreedband kan ondertussen snelle, betrouwbare en mogelijk betaalbare internettoegang naar bijna overal op aarde sturen. Dit kost ook tijd en geld, maar wat we in 2020 zien, is dat de pandemie allerlei investeringen in de technologie aantrekt, waardoor er meer satellieten worden gelanceerd.

Zowel geosynchrone als satellietbreedbandsystemen met een lage baan om de aarde hebben voor- en nadelen. De eerste is al levensvatbaar, zij het niet perfect. Dat laatste houdt belofte in, zij het onvervuld. Maar om dat doel te bereiken om meer mensen met elkaar in contact te brengen, komt het allemaal op geld aan.

De langzame mars van de vooruitgang

De toekomst van op satellieten gebaseerde breedband hangt grotendeels af van wie de meeste bandbreedte in de ruimte kan krijgen voor het minste geld. Elke individuele satelliet kan door zijn ontwerp een beperkte hoeveelheid bandbreedte bieden, dus bedrijven maken ofwel veel satellieten om tegelijk te lanceren - zoals SpaceX doet - of ze investeren in technologische verbeteringen en lanceren om de paar jaar nieuwe satellieten. Dit is de strategie van Viasat en het bedrijf is van plan om volgend jaar een nieuwe satelliet te lanceren, Viasat 3 genaamd, die naar verwachting zijn netwerk enorm zal verbeteren. Deze satelliet en soortgelijke satellieten wegen tienduizenden ponden, dus deze lanceringen zijn duur.

Je zou de aantrekkingskracht kunnen zien van het lanceren van veel kleinere satellieten in de loop van de tijd, vooral als je een bedrijf als SpaceX bent en je eigen raketten bezit. Amazon en zijn Project Kuiper hebben eveneens het voordeel eigendom te zijn van Jeff Bezos, die ook eigenaar is van de raketmaker Blue Origin. Het is echter onduidelijk hoe Blue Origin een rol kan spelen in Project Kuiper. Amazon heeft zelfs heel weinig over het project onthuld, behalve dat het van plan is om betaalbare, snelle internetdiensten met lage latentie aan te bieden via satellieten met een lage baan om de aarde.

Er zijn nog steeds te veel plaatsen waar breedbandtoegang onbetrouwbaar is of helemaal niet bestaat, Amazon senior vice president Dave Limp zei in een verklaring na goedkeuring door de FCC van de eerste lancering van Project Kuiper. Onze investering van $ 10 miljard zal banen en infrastructuur creëren in de Verenigde Staten die ons zullen helpen deze kloof te dichten.

De verkoop van betaalbare satellietbreedband aan individuele klanten in landelijke gebieden zal niet genoeg inkomsten genereren om de benodigde satellieten de ruimte in te sturen. Nogmaals, elke lancering kost honderden miljoenen dollars, en de verkoop van service voor $ 40 per maand aan individuele huishoudens kan de opstartkosten niet dekken. En zelfs dan kan niet iedereen die internettoegang nodig heeft dat betalen. Deze economische uitdaging maakt deel uit van de reden waarom de droom om iedereen op aarde satelliet-gebaseerd internet aan te bieden - of een ander soort betrouwbaar, snel internet - zo ongrijpbaar was.

Dit is ook de reden waarom bedrijven die succesvol zijn geweest in het bouwen van satellietbreedbandnetwerken de uitdaging vanuit verschillende invalshoeken hebben benaderd. Viasat heeft bijvoorbeeld jaren besteed aan het uitbouwen van een ondernemingsbedrijf, het verkopen van bandbreedte aan het leger en overheden, om nog maar te zwijgen van het helpen van wifi in vliegtuigen. Nu zegt het bedrijf dat de vraag van de consumentenmarkt is gestegen en simpelweg is geëxplodeerd sinds de pandemie toesloeg. En die vraag komt niet per se uit de meest afgelegen gebieden.

Het blijkt dat een groot deel van de vraag zich voornamelijk in de grote metropolen bevindt, zegt Mark Dankberg, CEO van Viasat. In de markten met de grootste vraag - in het Midwesten, in het zuidoosten - hebben we al twee jaar geen bandbreedte meer. Dus we kunnen niet zoveel klanten meer hebben totdat we onze volgende satelliet hebben. Dankberg voegde eraan toe dat Viasat technologie ontwikkelt waarbij zijn bestaande geosynchrone satellieten worden verbonden met zijn eigen satellieten met een lage baan om de aarde, evenals cellulaire netwerken, voor snellere verbindingen met een lagere latentie.

Als Emily Stewart van Recode onlangs uitgelegd , is breedbandtoegang niet alleen een probleem op het platteland van Montana. Zelfs in stadscentra en buitenwijken bestaat de infrastructuur voor het aanbieden van snelle internettoegang niet of is deze voor veel mensen te duur om te betalen. Dit betekent dat nieuwe opties, waaronder ruimte-internet, miljoenen Amerikanen sneller kunnen verbinden dan nodig is om de bestaande terrestrische infrastructuur uit te breiden.

Dat maakt het verlenen van toegang aan mensen in verre regio's niet minder een prioriteit, en overheidssubsidieprogramma's helpen dit te realiseren, zij het langzaam. Toevallig, net op het moment dat de pandemie het land in lockdown duwde, lanceerde de FCC haar Rural Digital Opportunity Fund, dat zal tot $ 16 miljard opleveren aan telecombedrijven die internettoegang in landelijke gebieden uitbreiden. SpaceX heeft financiering aangevraagd, hoewel het moet bewijzen dat zijn service de lage latentie en hoge snelheden biedt die het bureau nodig heeft om het geld te krijgen. Viasat ontving $ 87,1 miljoen aan financiering van een soortgelijk FCC-programma vorig jaar.

Nogmaals, bij gebrek aan overheidsfinanciering bevinden bedrijven als SpaceX en Amazon zich in een unieke positie om het voortouw te nemen in de satellietbreedbandindustrie, omdat het bouwen van een dergelijke infrastructuur om andere redenen van pas zal komen. SpaceX bevindt zich in een leidende positie om zijn satellieten in een lage baan om de aarde te brengen. Het voordeel van Amazon met een eigen breedbandnetwerk via satelliet lijkt ook duidelijk. Als het online gaat, Project Kuiper kan een onmiddellijke zegen zijn voor de AWS-activiteiten van het bedrijf.

Amazon wordt in wezen zijn eigen grootste klant om de pomp echt voor te bereiden op de inkomstenstroom, zei Beheshti, die ook een senior lid is van het Institute of Electrical and Electronics Engineers. En dan, uiteraard, zouden de extra inkomstenstromen komen van de residentiële individuele consumenten.

De voordelen van op satelliet gebaseerde internetdiensten zijn al jaren duidelijk. Bedrijven hebben echter jarenlang geworsteld om die ambities waar te maken. Het is niet vanwege een gebrek aan proberen - en ook aan het uitproberen van creatieve benaderingen. Alphabet zet een project voort met de naam Loon, dat ongeveer 10 jaar geleden begon als een Google-experiment. Loon maakt gebruik van ballonnen op grote hoogte die internettoegang naar het platteland sturen. Na te zijn ingezet in Puerto Rico na orkaan Maria, een vloot Loon-ballonnen begonnen met het leveren van service aan miljoenen mensen in Kenia in juli, de eerste commerciële toepassing van de technologie.

Ondertussen heeft Facebook zijn eigen vergezochte plannen. Het initiatief Internet.org, dat tot doel heeft de hele planeet met elkaar te verbinden, kreeg in 2016 een grote tegenslag toen een SpaceX-raket met een satelliet aan boord die is ontworpen om internettoegang te leveren aan Afrika bezuiden de Sahara explodeerde op het lanceerplatform . Er was ook Project Aquila, waarbij drones op zonne-energie 60.000 voet de atmosfeer in werden gestuurd om landelijke gebieden met elkaar te verbinden. Het bedrijf het project verlaten anno 2018.

Grote internetbedrijven zoals Facebook en Google hebben ook te maken gehad met terugslag voor hun verheven connectiviteitsprojecten. Terwijl projecten als Loon en Internet.org worden afgeschilderd als liefdadigheidsinitiatieven om het algemeen belang te dienen, zeggen critici dat ze in strijd zijn met de principes van netneutraliteit en dienen het belang van de bedrijven in plaats van dat van het publiek. Een gratis of goedkope internetdienst van Facebook of Google zou immers eenvoudig miljarden mensen naar de producten en diensten van Facebook en Google kunnen leiden, waardoor het internet zoals wij dat kennen een Balkan maakt.

Met al deze inspanningen zullen er in de toekomst ongetwijfeld meer mislukkingen en mogelijk meer terugslag zijn. Het doel van Elon Musk om iedereen op aarde snel breedband aan te bieden, is verheven. We weten wel dat zoiets technisch mogelijk is. Het is duur en veel slimme mensen zoeken uit hoe ze ervoor kunnen betalen, terwijl andere veelbelovende technologie, zoals 5G, blijft uitrollen. Maar als iets zo'n enorme verstoring in de internetservicesector zou veroorzaken, zou de pandemie het moeten doen. Nooit eerder waren we zo afhankelijk van connectiviteit. Misschien moeten we planeet Aarde verlaten om het te krijgen.