Часть 32. Проблемы терминалов StarLink из-за перегрева

 

В июне 2021 года появилась информация по проблемам терминалов StarLink из-за их перегрева.

Пользователь по имени Мартин опубликовал на Reddit снимок экрана с сообщением об ошибке. Он связался со службой поддержки Starlink, которая сообщила ему: «Dishy перейдет в режим теплового отключения при температуре 122 ° F (= 50 Цельсия) и перезапустится, когда температура опустится до 104 ° F (= 40 гр. С)». Мартин решил облить антенну водой, чтобы она остыла. Направил разбрыз­гиватель, и все включилось, «Я сразу же услышал, как YouTube возобновил воспроизведение,» – написал он вчера.

 

Но восстановление Интернета было недолгим.

«Восстановление было временным», – сказал Мартин Ars сегодня в чате. – «Когда я остановил разбрызгиватель, терминал снова нагрелся и снова включился на несколько минут, а затем снова вы­ключился из-за перегрева. Перегрев начался в тот день около 11:30 утра и закончился около 19:00. … Сейчас я иду в хозяйственный магазин за материалами для создания солнечной тени / паруса вокруг тарелки, чтобы посмотреть, не улучшит ли это связь и скорость.»

Официально SpaceX заявила, что терминал, у которого есть собственное имя: «Dishy McFlatface» сертифицирован для работы при температурах от 22 ° ниже нуля до 104 ° по Фаренгейту. По его словам, вчера в городе Мартин Топок (недалеко от границы Аризоны с Калифорнией) температура достигла около 120 ° по Фаренгейту. Хотя терминал не переходит в режим теплового отключения, пока не достигнет 122 °, он, очевидно, может быть горячее, чем температура воздуха.

«Я думаю, что тепло, излучаемое землей, эффективно греет нижнюю часть антенны, в то время как верхняя часть жарится на солнце», – сказал Мартин Ars. В дополнение к навесу, который он строит, Мартин сказал, что он «ждет разрешения на установку радиомачты для радиолюбителей», которая поднимет антенну над землей, чтобы она оставалась там достаточно холодной.

А теперь небольшой анализ. В классическом VSAT (спутниковом терминале) модем (электроника) вынесен в помещение клиента, и для него есть ограничения по влажности и температуре. Например, для модема Хьюз HN9260 климатические требования выглядят так:

 

Оборудование обеспечивает сохранение перечисленных параметров при:
– температуре окружающей среды от 0 С до + 50°С,
– при относительной влажности воздуха до 95% при температуре+ 25°С.

 

То есть Хьюз однозначно более термостойкий, при том что находится в помещении, у него и корпус шириной 5 см с тонкой платой внутри, с широкими щелями для естественной вентиляции /циркуляции воздуха (см. низ и верх корпуса модема).

Из антенн с фазированной решеткой можно отметить терминал Kymeta

 

 

Для нее конструкторы установили рабочий диапазон температур до 70 градусов Цельсия, при том, что приемопередатчик у Kymeta вынесен за пределы корпуса (находится под корпусом) и хорошо обдувается потоком воздуха.

Самый главный вопрос в кейсе Мартина заключается в том, что это заводской брак для един­ственной антенны или, увы, антенна соответствует техническим условиям, и мы имеем проблему конструкторской ошибки. Учитывая, что есть как минимум еще одно сообщение о перегреве, то с большой долей вероятности речь идет именно о конструкторском просчете.

Аризона хоть и южный штат, но в 5-ку самых жарких городов (при максимуме температуры воздуха там в 50 градусов) входят три из Техаса, и по одному из Невады и Аризоны.

Если учесть, что в терминале есть собственное энергопотребление более 100 Вт, давать ограниче­ние в 40 градусов было со стороны SpaceХ явной ошибкой. В принципе для этого и нужно бета-тести­рование, чтобы ловить конструкторские ошибки и детские болезни. Но устанавливать в ТЗ на разработку ограничение в 40 градусов, зная о местных максимумах (и при том, что есть и внутренне энергопотребле­ние – саморазогрев), мне кажется странным…

При этом отметим, что сейчас антенна у Starlink практически белая, то есть имеющая минимум поглощения солнечного света (тепла), но через год-два белое в атмосфере как правило превращается в серое, и коэффициент поглощения (эффективность ее нагрева) увеличивается.

Сложностью для SpaceХ является то, что скомпоновав все в один корпус «для улицы», SpaceХ не может иметь в корпусе вентиляционные щели и обеспечить конвекционное охлаждение.

Лучше всего сложность организации циркуляции для охлаждения можно увидеть в посте о внут­реннем устройстве антенны, которая устроена по принципу капусты «100 одежек и все без застежек» см. habr.com/ru/post/530328. И пока не совсем понятно как в герметичном корпусе, очень плотно упако­ванном несколькими слоями материалов, организовать охлаждение модуля электроники или как там найти самое «холодное» место и поместить туда этот чип… Если вообще там есть это «холодное» место.

Отметим, что бета-тестирование впервые пришло в южные штаты, и сейчас только-только начинается настоящее лето. В августе будет погорячее.

Отметим, что единственный позитив, который я вижу, это то, что SpaceХ учитывал возможность этой проблемы и в терминале есть диагностика внутреннего нагрева, о чем говорит наличие сообщения об ошибке.

Неизвестно, сколько терминалов сейчас SpaceХ отправил в «горячие» штаты, но смысла нара­щивать там бета-тестирование мало, ибо двух сотен терминалов за глаза хватит для анализа данной проблемы. Нынешний терминал лучше использовать в северных штатах, а на Юг отправлять уже что-то доработанное. Тем более, что в FCC подана заявка на новый терминал StarLInk, который однозначно будет иметь другой внешний дизайн (возможно, прямоугольную антенну).

 

 

 

Часть 34. SpaceX планирует купить компанию SWARM, чтобы выйти на рынок IoT

 

SpaceX планирует купить компанию SWARM, чтобы выйти на рынок IoT (Интернета вещей)

 

Новость безусловно интересная и знаковая. Интересно, что SpaceX отказывается развивать само­стоятельно и с нуля направление близкое к его собственному проекту StarLink, а просто покупает на корню молодую компанию, которая развивает этот бизнес уже несколько лет и достигла определенных успехов.

Напомню, что IoT или Интернет Вещей, хотя по сути и есть Интернет, но это принципиально другие скорости, чем предлагает сам SpaceX со StarLink. В IoT счет идет на килобайты, а иногда и байты – это сбор информации с датчиков, и управление ими.

Вне больших городов сотовое покрытие не всегда обеспечивает возможность передачи данных, а иногда просто требуется резерв (если мы говорим о газонефтепроводах и их оборудовании).

Сейчас SWARM запустил уже 111 SpaceBee и 10 SpaceBeeNZ (NZ Новая Зеландия) (из 150 запла­нированных) своих спутников SpaceBee весом в 400 грамм (!) (и часть из них на Falcon9. Вот как выгля­де­ла первоначально эта «пчелка», которой из-за своих размеров в 2017 году запретили стартовать в космос:

А так выглядит сама группировка: Орбита полярная, наклонение 97 градусов, высота орбиты 490-510 км:

 

Принцип работы и архитектура сети у SWARM очень похожи на StarLink:

 

или так:

 

Так же сигнал от абонентского устройства (малогабаритное ценой в 100 долларов) идет на спутник, а потом на гейтвей.

Самое ценное на мой взгляд у SWARMa – это полученные лицензии на частоты в килогерцовом диапазоне. Получение разрешения на них со стороны FCC привело в свое время к дикому скандалу, когда на орбите Земли оказался нелегальный спутник, который SWARM установил на борту Индийской ракеты, не имея к этому моменту разрешения от FCC (те очень долго тянули с выдачей разрешения и потом отказали, а спутники были уже установлены на ракете на космодроме в Индии)

Немного о самой SWARM:

CEO Сара Спангело (Sara Spangelo), уроженка Канады, работала в Лаборатории реактивного движения NASA, в 2016 году ушла в Google. Также известно, что она проходила отбор в астронавты Канадского космического агентства. В сети можно найти ее научные статьи, посвященные вопросу оптимизации передачи данных через систему спутниковой связи, аналогичной предлагаемой Swarm. Финансовый директор Бенджамин Лонгмайер (Benjamin Longmier) продал свой стартап стратосферных воздушных шаров Apple, преподавал в Университете Мичигана и является сооснователем стартапа, занимающегося электрореактивными двигателями для спутников.

Их фото:

В 2016 году Swarm получила грант NSF на $200 000, в заявке на который утверждалось, что спутники Swarm будут требовать на четыре порядка (в 10 000 раз) меньше веса и энергии и будут стоить в 400 раз меньше «обычных» спутников вроде Iridium. В апреле 17-го года они подали первую заявку в Федеральную комиссию по связи, в которой описывались четыре спутника – техноло­гических демонстратора для тестирования концепции.

Спутники должны были быть очень маленькими, размера 1/4U – 10х10х2,8 см. Но «самые маленькие спутники двухсторонней связи», единственное, что можно найти на сайте Swarm, внезапно стали проблемой – FCC посчитала, что такие маленькие аппараты будет сложно отслеживать, и, став космическим мусором, они будут представлять опасность. Действительно, полярная орбита пересекается с «обычными» низкими орбитами, и удар на скорости несколько километров в секунду даже такого маленького спутника будет страшен. Swarm не сдавалась – они решили добавить GPS транспондер на спутник, а на узкие грани поставить специальные экспериментальные отражатели. FCC стояла на своем – транспондер сломается вместе со спутником, а отражатели работают только в Ku-диапазоне, который видим лишь для малой части средств космического слежения. С этими аргументами заявку окончательно отклонили 17 декабря. В январе 2018г Swarm подали новую заявку на стандартные кубсаты 1U, а в марте – еще одну, теперь уже на одну наземную станцию и 500 базовых.

Интересно, что одним из тех, кто в 2019 году возражал против запуска спутников SWARM и выдачи им разрешения от FCC был именно SpaceX.

 

SpaceX had originally requested that Swarm take risk analysis into account, as there was concern over orbital debris from improper antenna size calculations, with debris posing a risk to the International Space Station (ISS)

Но SWARM устоял, пережил скандал, заплатил штраф (300000 Долларов) и, убедив FCC, по­лучили свои частоты. К этому времени SWARM получили еще один грант, анонсировали сотрудни­чество с NASA и сообщили о начале пилотных проектов с двумя крупными компаниями, интересе со стороны еще 15 компаний, а также интересе со стороны и американских военных.

Для связи с абонентским устройством SWARM использует диапазон 137–138 MHz (MSS) и 148–150.05 MHz bands (NVNG VHF Bands), то есть в распоряжении системы SpaceBee всего 1 (один!) Мегагерц полосы, в то время как у StarLink это 2000 МГц (!). Кстати, диапазон VHF использует перс­пективная российская система Марафон, а сейчас на орбите российская система Гонец, (наследница сист­емы Стрела), со схожими функциями спутникового пейджера, правда спутник Гонец весит 240 кг.

 

С точки зрения бизнеса и рынка системы SpaceBee почти идеально подходят к друг другу, и будучи спутниковыми системами они никак не конкурируют между собой.

Я не в курсе, что подвигло акционеров SWARM продаться, но учитывая, что это был по сути стартап, желание акционеров «выйти в кэш», пока на рынке не появился более удачный оператор более чем естественно, ибо создателей систем на базе КубСата на рынке очень много, и создателей проекта можно будет поздравить, когда сделку по ее продаже закроют. Сейчас SpaceX вовсю нара­щивает свой коммерческий потенциал, особенно за рубежом, и продукт для Интернет вещей сможет так же воспользоваться этой сетью продаж.

Плюс неограниченные производственные и закупочные ресурсы SpaceX и возможность ультра дешевого запуска на орбиту…

В общем: «Илон, ты все правильно сделал!»

 

Но добавим немного потенциального дегтя в этот мед: пока есть только заявка в FCC, на смену владельца компании и права на частоты и сейчас конкуренты SpaceX и самой SWARM возможно завалят FCC своими кляузами. С другой стороны SpaceX не привыкать – команда Дэвида Голдмана уже ко всему привыкшая, думаю, отобьется.

Так же надеюсь, что SpaceX не пожадничает и основатели SWARM и ключевые сотрудники получат свои миллионы Долларов.