Warum haben AST SpaceMobile-Satelliten viel größere Antennen als Starlink, während beide darauf abzielen, überall auf der Erde eine Netzabdeckung bereitzustellen?

Ich habe auf cnbc.com ( Spiegel ) gelesen:

AST erregte im Oktober die Aufmerksamkeit der NASA, als die US-Weltraumbehörde den FCC-Vorschlag des Unternehmens kommentierte und sagte, dass die „extrem großen Satelliten“ von AST im Orbit „ein unannehmbar hohes Risiko einer katastrophalen Kollision mit Trümmern“ schaffen würden. Die Space Mobile-Satelliten von AST haben große Antennen , aber das Unternehmen und die NASA haben angekündigt, dass sie zusammenarbeiten werden, um alle erforderlichen Lösungen zu finden.

Warum haben die Space Mobile-Satelliten von AST viel größere Antennen als die Satelliten von Starlink, während beide darauf abzielen, überall auf der Erde eine Netzabdeckung bereitzustellen?

Antworten (1)

Warum haben die Space Mobile-Satelliten von AST viel größere Antennen als die Satelliten von Starlink, während beide darauf abzielen, überall auf der Erde eine Netzabdeckung bereitzustellen?

Physik. „Ultrastarke SpaceMobile-Satelliten werden 2G/3G/4G LTE/5G und NB-IoT-Konnektivität (direkt) zu Standard-Mobiltelefonen und IoT-Geräten bereitstellen.“ (Quellen unten)

Starlink-Satelliten senden im Wesentlichen an Bodenstationen, kleine Schüsselantennen mit Motoren, die sich bewegen und jeweils einen Satelliten verfolgen.

Während diese "bis zu zehnmal größer als die Norm sind, weil sie im Wesentlichen Mobilfunkmasten im Weltraum sind. Sie sind mit 900 Quadratmeter großen Phased-Array-Antennen ausgestattet und das Bewegen der Satelliten wird extrem komplex sein. Die NASA sagt ... ." (Quelle unten)

Ein komplexer DSP für die Antenne wird wahrscheinlich eine schmale Strahlformung für einzelne oder Cluster von Mobilfunkgeräten am Boden bereitstellen. 30 Meter mal 30 Meter bei 2 GHz (λ = 0,15 Meter) bedeutet, dass Strahlen eine Winkelbreite von etwa 0,3 Grad haben können. Bei 720 km (in der Nähe des A-Zugs ) sind dies einige Kilometer auf der Erde, ungefähr die gleiche Abdeckungsgröße wie ein tatsächlicher ländlicher Mobilfunkmast.

Das Konzept scheint einige Federn zerzaust zu haben.

Einwände (siehe unten) sind, dass diese mit großen und wahrscheinlich empfindlichen 900-Quadratmeter-Antennen weniger manövrierfähig sind, sanftere Beschleunigungen erfordern und viel größere Querschnitte als "normale" Raumfahrzeuge in dieser Höhe haben und daher eine größere Bedrohung darstellen auf andere Raumfahrzeuge und auf die Produktion von Weltraumschrott, wenn etwas passiert.

Um diese "Zelltürme im Weltraum" mit Strom zu versorgen, die 700 bis 1000 km von ihren Zielen innerhalb der momentanen Ausleuchtzone jedes Satelliten entfernt sein werden, benötigen sie eine beträchtliche Menge an elektrischer Energie, was große Solarpaneele wie die in GEO verwendeten bedeutet machen auch fiesen Weltraumschrott, wenn sie etwas in LEO treffen.

Denken Sie an die 18-kW-Solaranlage von ViaSat – die größte jemals für einen kommerziellen Telekommunikationssatelliten? aber in diesem Fall etwa tausend davon in LEO!

ViaSat 2 von Gunter's Space Page https://space.skyrocket.de/doc_sdat/viasat-2.htm Quelle

Von https://ast-science.com/spacemobile/faqs/

F: Wie unterscheidet sich SpaceMobile von anderen LEO-Satellitenunternehmen?

A: Uns ist kein anderes Unternehmen bekannt, das Breitband vom Weltraum zu den Mobiltelefonen liefern kann, die jeder bereits hat. Andere LEO-Satelliten – aktuelle und geplante – erfordern kostspielige und oft netzwerkspezifische Satellitentelefone, Endgeräte oder Antennen. Mit SpaceMobile gehen wir davon aus, dass Wireless-Abonnenten mit ihrem aktuellen Mobiltelefon oder IoT-Gerät eine Verbindung zu SpaceMobile herstellen können.

F: Wie funktioniert die Technologie?

A: Mit über 750 Patentansprüchen ist die Technologie hochgradig proprietär, und ihre genaue Funktionsweise kann nicht offengelegt werden. Wir können sagen, dass unsere Ingenieure einen völlig neuen Formfaktor und eine völlig neue Bereitstellungsmethode entwickelt haben, von denen wir erwarten, dass sie den Zeit- und Kostenaufwand für die Herstellung, den Start und den Betrieb von Satelliten erheblich reduzieren werden.

Unter Nutzung bewährter Technologien werden ultraleistungsstarke SpaceMobile-Satelliten 2G/3G/4G LTE/5G und NB-IoT-Konnektivität für Standard-Mobiltelefone und IoT-Geräte bereitstellen.

Unser Team hat auch eng mit Mobilfunknetzbetreibern und Regulierungsbehörden zusammengearbeitet – und arbeitet weiterhin zusammen –, um die Kompatibilität mit den heutigen drahtlosen Netzwerken sicherzustellen.

F: Benötigen Benutzer ein Satellitentelefon oder eine spezielle Antenne?

A: Nein, SpaceMobile wurde entwickelt, um mit Standard-Mobiltelefonen zu funktionieren. Es wird keine separate oder spezialisierte Satellitenhardware benötigt.

Das neue 243-starke Satellitensystem von Telecom TV bringt 4G und 5G in Äquatorregionen :

Allerdings ist AST sehr zurückhaltend, was die genaue Funktionsweise der neuen Technologie betrifft, und sagt nur, dass „unsere Ingenieure einen völlig neuen Formfaktor und eine völlig neue Bereitstellungsmethode entwickelt haben, die den Zeit- und Kostenaufwand für die Herstellung, den Start und den Betrieb von Satelliten erheblich reduzieren. Bewährte Nutzung Technologien werden ultraleistungsfähige SpaceMobile-Satelliten 2G/3G/4G LTE/5G und NB-IoT-Konnektivität für Standard-Mobiltelefone und IoT-Geräte bereitstellen." Narrowband Internet of Things (NB-IoT) ist ein von 3GPP entwickelter Low-Power-Wide-Area-Network-Funktechnologiestandard, der eine breite Palette von Mobilfunkgeräten und -diensten ermöglicht.

Die SpaceMobile-Satelliten sind für LEO-Systeme ungewöhnlich groß, sie wiegen jeweils mehr als eine Tonne und sind bis zu zehnmal größer als die Norm, da sie im Wesentlichen Mobilfunkmasten im Weltraum sind. Sie sind mit 900 Quadratmeter großen Phased-Array-Antennen ausgestattet, und das Bewegen der Satelliten wird äußerst komplex. Die NASA sagt: „Für die fertige Konstellation von 243 Satelliten kann man 1.500 Minderungsmaßnahmen pro Jahr und vielleicht 15.000 Planungsaktivitäten erwarten. Dies würde vier Manövern und 40 aktiven Planungsaktivitäten an einem bestimmten Tag entsprechen.“

Und

Die Konstellation wird in einer Höhe von 720 Kilometern umkreisen, aber das Unternehmen schweigt sich darüber aus, mit wessen und welchen Raketen die Satelliten ins All befördert werden, und die Satelliten sind groß. Tatsächlich so groß, dass die US-Raumfahrtbehörde NASA vor einigen Monaten, nachdem sie sich die Pläne von SpaceMobile angesehen hatte, beklagte, dass "extrem große Satelliten im Orbit ein unannehmbar hohes Risiko einer katastrophalen Kollision mit Trümmern verursachen".

Die Höhe und Umlaufbahnen der SpaceMobile-Satelliten sind unangenehm nahe an der „A-Train“-Linie von 10 erdwissenschaftlichen Überwachungssatelliten, die von der NASA, dem US Geological Survey und wissenschaftlichen Einrichtungen in Frankreich und Japan betrieben werden. Eine NASA-Erklärung sagt. "Historische Erfahrungen mit der A-Train-Konstellation haben gezeigt, dass diese bestimmte Region des Weltraums dazu neigt, eine große Anzahl von Konjunktionen zwischen Weltraumobjekten zu erzeugen." Mit anderen Worten, eine Reihe von Unfällen, die darauf warten, passiert zu werden, und eine massive Bedrohung, die vollständig gemildert werden muss, wenn die neue Konstellation jemals ihr unbestrittenes Potenzial entfalten soll. Erwarten Sie eine ernsthafte behördliche Aufsicht.

+1 Grundsätzlich vergleicht das OP mit dem Falschen. Sie müssen mit Mobilfunkmasten verglichen werden, nicht mit Starlink-Satelliten. AST möchte Mobilfunkmasten im Weltraum bereitstellen, was bedeutet, dass sie dasselbe wie ein Mobilfunkmast tun müssen, aber aus 100-mal weiter Entfernung und mit Solar- statt Netzstrom.
Vermutlich können "Standard-Mobilgeräte" nicht mit diesen antworten, also ... was? Koppeln sie sie mit Standard-Mobilfunkmasten für den „Upload“-Teil? Was ist der Punkt?
@TJCrowder das ist eine gute Frage! Da wir hier eine Geschichte von Raumfahrtgeschäften und Telekommunikationsfragen haben, denke ich, dass es als neue Frage gepostet werden könnte! Die Antennen, die Starlink am Boden bereitstellt, haben Verstärkung, ein persönliches Gerät, nicht so sehr. Der Gewinn einer 300 Quadratmeter großen Empfangsantenne im Weltraum bei 2 GHz kann jedoch erheblich höher sein als der Gewinn der Empfangsantenne von Starlink bei seiner Frequenz. Ich denke, es braucht eine richtige Link-Budget-Berechnung, die einige spezifische Informationen über die Starlink-Satelliten benötigt. Ich würde sagen, es wird ein interessantes Q&A, machen Sie es!
Beispiele für Link-Budget-Berechnungen: 1 , 2
@uhoh - Danke! Ich habe mich gefragt, ob es zum Thema gehört oder nicht.
@TJCrowder vorhandene Fragen, die mit beiden gekennzeichnet sind, communications-satelliteundbusiness ich denke, dass Starlink vs. 5G-Technologie direkt konkurrierende Dienste sind? ist anders, aber durchaus relevant.
@uhoh - Mir ist gerade aufgefallen, dass sie LEO-Satelliten verwenden, keine geosynchronen. Es ist also "nur" etwa 2.000 km entfernt. Angesichts der Tatsache, dass "wir" Radioastronomie betreiben und immer noch von Voyager 2 hören, sollte ich wohl nicht allzu überrascht sein, dass sie ein brauchbares Signal aus einer Entfernung von 2.000 km erhalten könnten, aber wow. Zwischen der anfänglich geringen Leistung, der Dämpfung und den Störungen durch alle anderen Telefone in der Nähe ... Aber ja, vielleicht hatte ich dort nur einen kleinen zukünftigen Schock. :-)
@TJCrowder ja, es sind nur etwa 700 km, aber die Voyager-Kommunikation beträgt nur einige Bits pro Sekunde und sie haben selbst Antennen mit ziemlich hoher Verstärkung. Ich denke, sie können eine gewisse Menge an Aktualisierungen verwalten, aber es wird viel weniger sein, da ein Handheld- oder IOT-Gerät, abgesehen von den Gewinnen, niemals eine vergleichbare HF-Leistung haben wird. Es ist immer noch eine berechtigte Frage, denke ich.
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