最初の一連のカイパー衛星が打ち上げられました。 Starlink とのマッチングはどのくらいですか?

最近、アトラス5ロケットがアマゾンのカイパープロジェクトの最初の2つのインターネット衛星の打ち上げに成功し、アマゾンにとって宇宙インターネット衛星群の構築に向けた重要な一歩となった。 Amazon の宇宙インターネット コンステレーションの特徴は何ですか? SpaceX の Starlink と比べるとどうでしょうか?開発の見通しはどうですか?

建設は新たな段階へ

プロジェクト・カイパーは、アマゾンが2019年に発表した宇宙インターネット衛星群構築計画です。世界有数のインターネット企業でありオンライン小売業者でもあるアマゾンは、ブロードバンドインターネットにアクセスできない地域に高速で低遅延のインターネットサービスを提供するために、3,236基の衛星で構成されるカイパー衛星群の構築に100億ドルを投資する予定です。

アマゾンは衛星群の構築を着実に進めている。カイパー衛星は多くの新しい技術を採用しています。主なコンポーネントには、電力技術とサブシステム、フェーズドアレイとパラボラアンテナ、電力および推進システム、カスタム設計されたモデムなどが含まれます。軌道上での寿命は約 7 年です。

カイパーインターネットコンステレーションの概略図

アマゾンは衛星製造のためワシントン州の複数の場所に工場を設立しており、今年末までに生産を開始する予定で、1日当たり3～5基の衛星を生産する予定だ。同社はまた、フロリダ州ケネディ宇宙センターに3万1000平方メートルの面積に及ぶ衛星組立工場を建設する計画で、来年完成する予定だ。この場所は、将来のカイパー衛星打ち上げの主要拠点であり、ワシントン州から輸送された衛星はここで最終的な打ち上げ準備を受けることになる。

カイパー氏の計画は2020年に連邦通信委員会から部分的な承認を受けており、アマゾンは2026年7月までに少なくとも衛星の半分、つまり1,618基の配備を完了する必要があり、同時に軌道上のデブリ軽減計画の継続的な見直しも求められている。数回の検討を経て、今年2月、同局はアマゾンに対し、運用サービスを提供するために低軌道ブロードバンド衛星群を展開することを承認した。

2022年4月、アマゾンは史上最大のロケット取引契約を締結し、数十億ドルを投じてブルーオリジン、ユナイテッド・ローンチ・アライアンス、欧州のアリアンスペースから打ち上げサービスを購入した。ニューグレン、バルカン、アトラス5、アリアン6などのロケットモデルを使用して83回の打ち上げミッションを実行し、各ミッションで35〜61個の衛星を搭載して衛星群の展開計画を完了します。

2機の実験衛星の打ち上げは、カイパー衛星群の構築における新たな段階を示すものである。エンジニアは、衛星やペイロードの動作状況のテスト、インターネット、地上ゲートウェイ、衛星、ユーザー端末間のネットワークテストなど、宇宙環境と地上で全システム、全プロセスの検証を実施します。Amazonは、2024年末までに顧客とのネットワークテストを開始する予定です。

軌道上のデブリの軽減を考慮し、2つの実験衛星はミッション完了後に積極的に軌道を離れ、地球の大気圏で燃え尽きる予定だ。天文への影響を軽減するため、衛星の1つには日よけが装備されています。研究者たちは、2つの衛星の反射率を比較することで、この方法が反射率を低減し、地上の光学望遠鏡への影響を軽減する有効性をテストしました。この研究の結果は、ミッションが完了した後に天文学者たちと共有される予定です。

スターリンクに取り残される

大規模な低軌道インターネット衛星群として、Kuiper プロジェクトは SpaceX の Starlink プロジェクトと簡単に比較できます。しかし、「スターリンク」は、建設の進捗が最も速く、パフォーマンスが最も強力で、機能が最も充実したインターネット星座になりました。大きな応用価値と発展の可能性を示し、多くの分野に破壊的な影響を与え、各国から大きな注目を集めています。スターリンクと比較すると、カイパーは大きく遅れをとっています。

建設計画と進捗状況から判断すると、SpaceXは2015年に42,000基の衛星を打ち上げるStarlink計画を提案した。今年10月5日現在、111回目の打ち上げが完了し、軌道上の衛星総数は5,222機に達し、カイパーコンステレーションの構築目標を上回った。

具体的な技術指標から見ると、スターリンクの軌道はより複雑で、地上から340、550、1,150キロメートルの3つの軌道高度に分散しており、信号カバレッジとネットワークサービスのパフォーマンス向上の両方を考慮し、世界をカバーする巨大な3次元の衛星群を構築しています。カイパー衛星の軌道は主に地上から590～630キロメートルの軌道高度に分布しています。

Starlink 衛星は、Ku バンド、Ka バンド、V バンド、および衛星間レーザー通信の 4 つの周波数帯域を使用します。数回のアップグレードを経て、ユーザーは400Mbpsを超えるダウンロード速度と約30ミリ秒の遅延をテストしました。世界最速のブロードバンドサービスの一つになりました。長期的な目標は10Gbpsの速度を達成することです。カイパー衛星群はKaバンドの使用許可を取得しており、初期の地上アンテナ試験ではダウンロード速度400Mbpsを達成したが、衛星群の展開後の速度は今後検証する必要がある。

サービス モデルとアプリケーション シナリオの点では、これら 2 つは基本的に同じです。ユーザーは、アンテナと対応するワイヤレス ルーターを介して Starlink ネットワークにアクセスできます。 Starlink は、さまざまなアプリケーション シナリオ向けにさまざまなサービス モデルを開発し、個人や家庭ユーザーから、航空、ナビゲーション、モバイル操作などのビジネス分野へと徐々に拡大しています。現在、世界中で200万以上の顧客をカバーしており、今年は350万世帯を超える可能性があります。

カイパー衛星群は、小型の顧客端末と地上通信ネットワークを通じてネットワーク アクセス サービスを提供します。アマゾンは、クイパーのブロードバンドアクセス顧客に販売する予定の衛星アンテナ3基を発表し、4G/5Gネットワ​​ークを拡大し、通信サービスを強化するためにボーダフォンなどのパートナーを広く探している。

さらに、「Starlink」は開発モデルにおいて独自の利点を持っています。 SpaceX は設計、製造、打ち上げから運用までの全チェーンを管理します。 Starlink の衛星群の設計と衛星開発はすべて社内でクローズドループ生産されており、平均して 1 日に 4 基の衛星が製造されています。再利用可能なファルコン9ロケットを使用して軌道に打ち上げられるため、コストが大幅に削減されます。それに比べて、カイパー衛星は他の面では自律的かつ制御可能ですが、製造工場はまだ建設中であり、打ち上げサービスは依然として市場で購入する必要があり、コストがかかり、衛星群の構築プロセスは打ち上げ要因によって制限される可能性があります。

状況は厳しいが、見通しは明るい

近年、衛星インターネットは宇宙分野における開発と競争の新たなフロンティアとなっています。 「Starlink」と「OneNet」という2大衛星群が先行しており、幅広い応用の見通しを示しています。各国は国益と安全保障上の理由から衛星群の構築計画を提案している。例えば、欧州は「衛星レジリエンス、相互接続、セキュリティ インフラストラクチャ」プロジェクトを立ち上げました。このプロジェクトは、2027 年までに EU のすべての通信衛星群を展開し、EU の通信能力の主権と自律性を確保するとともに、地上ネットワークの欠落や中断が発生した場合に重要な通信サービスを提供することを目的としています。

カイパー衛星群の構築は、アマゾンの事業変革と発展にとって緊急に必要とされているものでもある。 Amazon の最も急成長している分野はクラウド サービスであり、同社は Internet of Everything への展開も積極的に進めています。コアサービスをサポートするために、Amazon などのテクノロジー大手はインターネットとデジタル インフラストラクチャの構築に多額の投資を行ってきました。宇宙ビジネスはアマゾンのデータビジネスと消費者ビジネスの自然な延長であり、世界中のユーザーに商品、電子製品、リソースを提供することができます。

アマゾンは追いつこうと懸命に努力しているが、衛星インターネット分野での競争はすでに非常に激しく、時間は非常に切迫している。現在、同社にとって最大のプレッシャーは依然としてローンチサポートから来ている。

打ち上げ契約によれば、カイパー衛星のほとんどはニューグレン、バルカン、アリアン6ロケットを使って打ち上げられる予定だが、この3つのロケットの開発進捗は度々遅れており、まだ打ち上げは行われていない。アマゾンの株主は、同社とスペースXとの競争関係のため、スペースXに打ち上げ事業を引き継ぐことを検討しなかったため、コストが増大し遅延が生じたとして訴訟を起こした。

一方、スターリンク衛星の先行者利益と軌道上の衛星の膨大な数は、他の衛星群の生存空間を圧迫している。アマゾンは、スペースXが衛星軌道の高度を下げ、自社の軌道展開計画を妨害し、宇宙衝突や電磁干渉のリスクを高めていると非難した。スペースXは、何年も運用されないカイパー衛星群のためにスターリンクの開発を妨げることは公共の利益にならないと反論した。

さらに、Starlink のアプリケーション デモンストレーションにより、さらに多くのリソースがもたらされます。 SpaceXは最近、スターリンクの軍用バージョンであるスターシールドシステムを構築するため、米軍から7000万ドルの契約を獲得した。対照的に、アマゾンは自社の資本投資にのみ頼ることができる。

厳しい状況にもかかわらず、アマゾンは依然として十分な自信を維持している。一方では、これは非常に大規模なユーザーベースと、クラウド コンピューティング ビジネスによってもたらされる先行者利益によるものです。一方、衛星通信事業は大きな将来性を持っています。世界には依然としてブロードバンド ネットワークにアクセスできない地域や人口が多数存在し、新しい宇宙インターネットを受け入れる余地が世界にはまだ残っています。 （著者：楊士瑞、画像提供：Amazon、審査専門家：中国航天科技集団科学技術委員会副委員長、江凡）