Перемены космического масштаба

Буквально за пару лет консервативная отрасль спутниковой связи изменилась до неузнаваемости. Этот переворот высветила XIII Международная конференция Satellite Russia & CIS 2021, которую информационная группа ComNews провела 8-9 апреля 2021 года.

Многие доклады, прежде всего генерального секретаря ассоциации EMEA Satellite Operators Association (ESOA) Аарти Холла Маини и директора по новым проектам в сфере спутниковой связи Европейского космического агентства (ESA) Франка Цеппенфельдта, показали принципиальный сдвиг отраслевой парадигмы. Во-первых, от традиционных услуг спутниковой связи с геостационарной орбиты отрасль стремительно движется к предоставлению различных сервисов и с иных орбит (низких, средних и высокоэллиптических). Во-вторых, если до недавнего времени операторы спутниковой связи стояли на телекоммуникационном рынке особняком, то теперь они стремятся встроиться в экосистему наземных сотовых сетей пятого поколения (5G) и интернета вещей (IoT). На равных правах рассматриваются два сценария: прямая связь абонентского терминала 5G с космическим аппаратом ("базовая станция из космоса") и применение спутниковых каналов в качестве магистрали для повсеместного подключения базовых станций 5G на Земле. Существует и более экзотический сценарий использования космической связи для интеграции с инфраструктурой 5G спутниковых сетей, основанных на технологиях, несовместимых со стандартами 3GPP (например, DVB-RCS).

На протяжении последних нескольких лет ассоциации типа ESOA и участники рынка спутниковой связи поодиночке активно лоббировали включение космической составляющей в спецификацию стандарта 5G. Первой победой спутникового сообщества стало включение космической компоненты в спецификацию LTE Release 17 (к 5G относятся спецификации начиная с LTE Release 15), которую международное партнерство 3GPP должно финализировать в марте 2022 года. Однако пока это пиррова победа. Де-факто к LTE Release 17 из 38 новых технологий спутниковой связи касаются лишь две - IoT через не наземные сети и расширенная реальность (eXtended Reality, которая объединяет VR, AR и Mixed Reality), причем обе включены в план работ со словом "изучение" (иными словами, нет гарантий, что даже они войдут в финальную версию спецификации). Учитывая, что до финализации LTE Release 17 осталось менее года, спутниковое сообщество уже не сможет расширить свое присутствие в этом релизе стандарта 5G. Поэтому консенсусное мнение в отрасли сводится к тому, чтобы существенно усилить участие космической компоненты в следующей версии стандарта 5G - LTE Release 18, появление которой ожидается не ранее начала 2024 года.

Участники рынка спутниковой связи создали специальную структуру - Satellite Standardisation Interest Group (SSIG), которая выражает их консолидированные интересы по включению в 5G. В SSIG вошли операторы Avanti Communications, Eutelsat, SES, Intelsat, Telesat, Hispasat, Telespasio, EchoStar Mobile, Spire, производители космических аппаратов Airbus Defence & Space, Thales Alenia Space, разработчики наземного оборудования и приборов iDirect, Newtec (ныне входит в iDirect), Satixfy, STMicroelectronics - в общей сложности свыше 40 учредителей.

Параллельно с лоббированием включения космической компоненты в спецификации стандарта 5G участники спутниковой экосистемы активно проводят тесты с сотовыми операторами на предмет оказания совместных бесшовных услуг. Например, в конце 2020 года в Великобритании появилась лаборатория Darwin SatCom Lab, которая изучает возможности совмещения 5G и спутниковой связи - ее создал испанский спутниковый оператор Hispasat, британская мобильная компания О2 и Европейское космическое агентство (ESA). Основной пользовательский кейс, который изучает Darwin SatCom Lab, - применение 5G и спутниковой связи в подключенных автомобилях и управление беспилотными транспортными средствами. Лаборатория Darwin SatCom Lab получила четырехлетний мандат: она будет работать до октября 2024 года.

В марте 2021 года ESA продемонстрировало возможность прямой связи абонента 5G через спутник на геостационарной орбите в Ku-диапазоне. В мае 2021 года ESA планирует аналогичный эксперимент с геостационарным космическим аппаратом в Ка-диапазоне, а в июне 2021 года - через низкоорбитальные спутники в Ка-диапазоне, причем в последнем случае будут подключаться как стационарные абоненты 5G, так и находящиеся в движущемся автомобиле.

Наряду с тестированием возможностей совместного применения спутниковой связи и 5G идут пилотные проекты по использованию космических коммуникаций для IoT. К примеру, в августе 2020 года спутниковый оператор Inmarsat и разработчик микросхем MediaTek на практическом примере доказали возможность предоставления IoT-услуг по технологии NB-IoT (эта технология, стандартизованная в 3GPP, является частью стандартов LTE и 5G) через спутник на геостационарной орбите. Правда, для этого эксперимента Inmarsat задействовал свой космический аппарат Alphasat, работающий в L-диапазоне (этот диапазон применяется для услуг голосовой связи и является сравнительно редким, тогда как в геостационарных спутниках превалируют транспондеры диапазонов С-, Ku и Ka).

Мировое спутниковое сообщество пристально следит за развитием новых низкоорбитальных (LEO) спутниковых группировок, прежде всего ориентированных на предоставление услуг широкополосного доступа (ШПД). Причем никто уже не говорит о нереализуемости этих проектов или о том, что риск создания помех геостационарным спутникам при пролете экваториальной зоны существенно ограничит возможности LEO-группировок. Единственный оставшийся аргумент критиков - что инвесторы негеостационарных проектов не скоро получат назад вложенные средства. Но всем очевидно, что, если такой ресурс окажется на орбите, он однозначно может и будет использоваться.

После замораживания LEO-проекта LeoSat осенью 2019 года и банкротства другого игрока этого сектора - OneWeb, в марте 2020 года на рынке возник серьезный скепсис в отношении перспектив низкоорбитальных спутниковых группировок. Однако в июле 2020 года OneWeb успешно вышел из процедуры банкротства (по Главе 11 банкротного законодательства США): продолжение его деятельности профинансировал консорциум, созданный правительством Великобритании и индийским конгломератом Bharti (каждая из сторон инвестировала по $500 млн). Следом позиции миноритарного акционера подтвердила фирма Hughes Network Systems (с вложениями на уровне $50 млн), а в середине января 2021 года японская группа SoftBank (до банкротства - основной акционер OneWeb, в марте 2020 года объявивший о прекращении инвестиций в этот проект) вернулась в OneWeb, вложив $400 млн. На 25 апреля 2021 года запланирован запуск очередной партии из 36 спутников OneWeb - ракетой-носителем "Союз" с космодрома Восточный. После этого запуска количество спутников OneWeb на орбите достигнет 182 (из 588 в полной группировке).

Наряду с OneWeb, другим фаворитом гонки LEO-группировок для услуг ШПД является проект Starlink американской компании SpeceX Илона Маска. Конкурентным преимуществом Starlink является наличие у SpaceX собственных ракет (Falcon), что существенно удешевляет доступ к орбите (тогда как OneWeb вынужден заключить контракт на 20 пусков ракетами "Союз" на общую сумму свыше $1 млрд). Крайний пуск космических аппаратов Starlink состоялся 7 апреля 2021 года: ракета Falcon-9 вывела на орбиту очередные 60 спутников, после чего размер группировки достиг 1443 аппаратов. Это был уже 24-й пуск Starlink с мая 2019 года, причем только за период март - начало апреля 2021-го SpaceX осуществила уже пять пусков в рамках проекта Starlink, доставив в общей сложности 300 космических аппаратов. Полный состав группировки Starlink насчитывает 42 тыс. спутников.

Starlink уже предлагает купить абонентское оборудование для бета-тестирования во многих странах мира (в том числе и в Европе). К концу 2021 года группировка OneWeb будет насчитывать достаточное количество спутников для предоставления услуг выше 50° с.ш. (то есть почти на всей территории России). Starlink пока не обращался к российским властям за частотами и разрешением на приземление сигнала со спутников (landing rights), а OneWeb сделал уже несколько заходов, но пока получил отказ: силовые ведомства РФ склонны видеть в группировке OneWeb различные скрытые риски. Как выяснилось на конференции Satellite Russia & CIS 2021, в обновленной конфигурации наземная сеть OneWeb предполагает наличие на территории России трех земных станций (Satellite Access Points, SAP) и одной очки присутствия (PoP), а в общей сложности OneWeb планирует развернуть на Земном шаре более 40 SAP (половина из этого количества уже запущена либо находится в различных стадиях готовности).

Между тем OneWeb выбрал тактику "окружения" России. На конференции Satellite Russia & CIS 2021 выяснилось, что OneWeb только что создал в Казахстане дочернее предприятие OneWeb Kazakhstan Ltd. Оно уже запросило у местных властей радиочастоты и намерено строить местную земную станцию OneWeb; на базе этой структуры OneWeb намерен создать Центральноазиатский технический центр OneWeb, который будет обеспечивать спутниковым интернетом не только Казахстан, но и другие страны Центральной Азии. Starlink также запросил у властей Казахстана радиочастоты и права приземления сигнала в этой стране. Этим же путем, хоть и со значительным отставанием, идет Белоруссия. Руководитель проекта Belintersat сообщил, что Белоруссия заинтересована в получении услуг Starlink и OneWeb для обеспечения интернетом всех населенных пунктов, в том числе в сельской местности.

Помимо Казахстана, земная станция OneWeb уже запущена в Норвегии и планируется строительство такого объекта в Финляндии. Иными словами, даже если Россия не выдаст OneWeb частоты и не допустит создания на своей территории возведения земных станций OneWeb, существенная часть территории РФ будет охвачена за счет SAPs в сопредельных странах. После этого можно ожидать массового "серого" импорта абонентского оборудования OneWeb в Россию. В конечном счете велика вероятность, что Россия будет вынуждена легализовать OneWeb на своей территории, все-таки выдав необходимые для этого частоты и разрешения.

Наряду с низкоорбитальными спутниками для услуг ШПД, серьезным игроком в сегменте негеостационарных группировок обещает стать O3b mPOWER, которую компания SES выведет на среднюю орбиту. Первые три из 11 спутников O3b mPOWER будут запущены в конце 2021 года ракетой-носителем Falcon-9 (в общей сложности SES заказала фирме SpaceX четыре запуска спутников O3b mPOWER на таких ракетах).

Помимо негеостационарных спутников для ШПД, в мире набирают обороты космические группировки для услуг IoT. Буквально недавно к оказанию услуг приступила швейцарская компания Astrocast, готовятся к началу работы операторы KLEO Connect GmbH, Euletsat с IoT-группировкой ELO и другие игроки.

Россия попыталась ответить на новый тренд по применению негеостационарных спутников, запустив программу "Сфера". Она включает в себя три принципиально новые группировки: на высокоэллиптических орбитах ("Экспресс-РВ", инициатор - ГПКС), на средних орбитах для ШПД ("Скиф", инициатор - "Зонд-Холдинг") и на низких орбитах для услуг IoT ("Марафон", инициатор - "Висат-Тел"). Анонсированные сроки запуска космических аппаратов этих трех группировок приближаются, однако пока программа "Сфера" так и не получила финансирования (в частности, многочисленные возражения имеет Минфин). В этой ситуации никто не берется прогнозировать реальные сроки реализации элементов программы "Сфера".

Несмотря на бурную активизацию в секторе негеостационарных группировок, операторы продолжают заказывать и геостационарные спутники, хотя и в меньшем количестве, чем прежде. При этом акцент делается на заказ тяжелых космических аппаратов со сверхвысокой пропускной способностью (Very High Throughput Satellites,VHTS). Эти спутники позволяют предложить тарифы на передачу данных, сравнимые с наземными волоконно-оптическими сетями. Если раньше операторы спутниковой связи делали ставку на предоставление услуг там, где отсутствуют оптические кабели, то теперь таких территорий с каждым годом все меньше (к примеру, в России ВОЛС пришли в Норильск, на Камчатку, в Магаданскую, Сахалинскую области и даже на Курильские острова). Поэтому спутниковые операторы вынуждены вступать в лобовую конкуренцию с владельцами наземных сетей связи, как минимум предлагая свою инфраструктуру для резервирования - и в этой ситуации им приходится выставлять тарифы, сравнимые с операторами оптических линий.

Еще один новейший тренд в спутникостроении - установка на борт цифровых процессоров, с тем чтобы сделать космический аппарат программно-определяемым. В прошлом операторы спутниковой связи были вынуждены точно прогнозировать зону охвата и тип услуг с каждого спутника примерно на 20 лет вперед (с учетом двух-трехлетнего периода создания космического аппарата и его нахождения на орбите в течение 15-17 лет). Однако смена технологий на Земле стала столь быстрой, что при таком долгосрочном планировании и отсутствии гибкости владельцы спутниковых группировок заведомо проигрывают наземным операторам-конкурентам. Поэтому возможность программного изменения параметров спутника по ходу его эксплуатации становится насущной необходимостью (хотя такие аппараты удельно стоят дороже, чем традиционные спутники).

Производители геостационарных спутников, видя, как развиваются LEO-группировки, также задумались о квазисерийных космических аппаратах. Если в недавнем прошлом каждый спутник был уникальным изделием, то теперь ставка делается на создание типовых аппаратов, которые можно будет продавать почти как автомобили в автосалоне. Такие типовые аппараты будут обходиться заказчику дешевле, к тому же он сможет сразу получить желаемый спутник, экономя два-три года на цикле его заказа и производства.

Если такие тектонические изменения произошли в "ковидный" год, то в ближайшее время глобальный рынок спутниковой связи способен и вовсе измениться до неузнаваемости. Можно с уверенностью прогнозировать, что огромный прорыв будет сделан в технологиях сбора космического мусора, ведь выводимые сейчас сотни и тысячи низкоорбитальных спутников через пять-семь лет закончат срок активного существования (САС) - и с ними нужно будет что-то делать. Бурный рост угадывается и в технологиях продления срока службы космических аппаратов на геостационарной орбите: многие владельцы таких группировок находятся не в лучшей финансовой форме, и продление САС старых аппаратов позволит им получать доходы еще несколько лет без огромных расходов на покупку и запуск новых спутников.