¿Cuáles son las perspectivas para las comunicaciones con cubesats que utilizan conexiones de Internet "normales"?

editar: si el enlace aquí y el final no son claros, estoy interesado en la facilidad y conveniencia del acceso, la frecuencia de acceso posible y la latencia que proporciona una conexión a Internet, no la velocidad de descarga sin procesar.

Actualmente, la única forma que conozco para un esfuerzo de bajo presupuesto para comunicarse con un cubesat es usar SatNOGS , una red de colaboración colectiva de estaciones con licencia de radioaficionados que pueden comunicarse con (o al menos recibir señales de) satélites en el espacio. Puede haber otros, simplemente no los conozco .

Consulte ¿Cómo funciona la estación terrestre abierta en red satelital? ¿Cómo se usa? para obtener un poco más de información, ¡y tenga en cuenta cuántas nuevas estaciones terrestres se han unido en menos de un año!

Si desea tener un programa de comunicaciones más regular con su cubesat, que no dependa de pases orbitales que coincidan con estaciones terrestres y oportunidades de programación, podría considerar ver si se puede licenciar un transpondedor Iridium y adjuntarlo. Recuerdo haber leído en alguna parte que eso ya se ha hecho, pero no recuerdo dónde o si se probó todavía.

Pero con tantas más empresas que intentan poner en órbita constelaciones de satélites para llevar Internet o al menos conexiones de datos M2M a la superficie de la Tierra de forma inalámbrica, p.

  • iridio
  • espaciox
  • Orbcomm
  • O3B
  • estrella global
  • ¿otros?

parece que al menos uno de ellos podría ser accesible desde un cubesat, al menos con más frecuencia que desde estaciones terrestres.

Esas constelaciones se configurarán para comunicarse con la superficie, en lugar de un satélite en una órbita más baja de, digamos, 400 km, por lo que habrá problemas con el tiempo y la cobertura irregular, por lo que ciertamente no es un hecho que esto funcione sin disposiciones especiales.

Pregunta: ¿Cuáles son las posibilidades (y los obstáculos) de las comunicaciones con cubesats que usan conexiones de Internet "normales" en las que su cubesat tiene algo así como una dirección IP o un token o ID similar, fácil de obtener, y puede usar los mismos protocolos que ¿Usabas hablar para decir tu Raspberry Pi? Vea esta intrigante respuesta y demostración, por ejemplo, del tipo de cosas en las que estoy pensando.

Supongo que el presupuesto de potencia de enlace de un satélite cúbico y los tamaños de antena utilizados en el espacio y en la Tierra solo permitirán una conexión a Internet muy lenta. Algo muy diferente a lo que se considera una "conexión normal a Internet" en estos días.
@Uwe se trata de la frecuencia de acceso (conveniencia), así como de la latencia, no solo de la velocidad. El enlace descendente a una estación terrestre puede ser de decenas o cientos de Mbits/seg, pero si tiene que esperar días entre contactos, no es "como Internet". Editaré la pregunta para que quede más claro, pero pensé que la pregunta vinculada al principio de la pregunta, junto con la respuesta vinculada al final, lo aclaraban lo suficiente.
No me sorprendería si la descarga de un cubesat al usuario de Internet local puede ser solo decenas o cientos de Kbits/seg. El cubesat no podía enfocar su transmisión a un solo usuario.
@Uwe nonsequitor
Personalmente, me pregunto si los planes de Musk o de varios otros para un enjambre de cubesats que entregan Internet a nivel mundial se concretan, esa no sería una opción: comunicarse con esa red, no con el suelo.
De la misma manera que no tienes señal de teléfono celular en un avión, no hay cobertura a menos que hagas una.
RockBLOCK es un módem satelital Iridium. Según sus preguntas frecuentes, se desconoce el rendimiento de CubeSat, pero "es probable que haya problemas causados ​​por la velocidad de CubeSat, en relación con los satélites Iridium".
@MatthewR. gracias, gran descubrimiento! Como todo lo demás (por ejemplo, GPS), la operación lista para usar de un producto terrestre en el espacio puede necesitar algunas modificaciones. Ligeramente relacionado: space.stackexchange.com/a/24337/12102
@MatthewR. 1 , 2 , 3 , 4 , 5

Respuestas (3)

¿Cuáles son las perspectivas (y los obstáculos para) las comunicaciones con cubesats que utilizan conexiones de Internet "normales" en las que su cubesat tiene algo así como una dirección IP o un token o identificación similar, fácil de obtener?

Respuesta corta y dulce. Varios grupos han usado o planean usar Globalstar para comunicarse con su CubeSat.

Verificar:

  • Presentación de la Universidad de Taylor
  • La radio LinkStar
  • Un artículo de la NASA (?) sobre la discusión de SmallSat Networks GlobalStar e Iridium
  • El proyecto DaVinci CubeSat
  • Los nuevos " ThinSats " que se lanzarán el próximo abril utilizan radios GlobalStar
Tuve el presentimiento de que esto sería una cosa. ¡Gracias!

Estoy enfocando esta respuesta en los obstáculos del software , como dice la pregunta:

¿Cuáles son las perspectivas (y los obstáculos para) las comunicaciones con cubesats que usan conexiones de Internet "normales" donde su cubesat tiene algo así como una dirección IP o un token o ID similar, fácil de obtener, y puede usar los mismos protocolos que usaría? hablar para decir su Raspberry Pi?

Tocando los problemas de hardware (estos son menos problemáticos hoy en día, ignorando el dinero):

Diría que la forma más viable de implementación para una arquitectura cube-sat sería la cantidad sobre la calidad, con otra capa de calidad para transmitir información a la tierra. Si desea que algo como esto comience a ser posible, primero y ante todo, creará un marco de código abierto para el estándar de datos cube-sat. Es probable que esto deba ser mucho más robusto en la verificación de errores que cualquier cosa anterior debido a la caída de la señal en los receptores pequeños a largas distancias.

Esto trae a colación nuestro segundo problema. Estoy seguro de que puede hacer los cálculos para el tamaño requerido de ciertas configuraciones de antena para poder transmitir datos a través de una cierta distancia, pero si hace esto en términos de tamaños de cubesat, probablemente veremos peores resultados que los habituales. Rangos comerciales de 100 km a 6000 km asociados con satélites de comunicaciones regulares. El principal problema con esto es que incluso el manual de la NASA CubseSat 101 establece que RF es la capa de comunicación principal de Cubesat, lo que significa que el control de actitud sería imprescindible. Desafortunadamente, el control de actitud en los cubesats no comerciales generalmente no existe, lo que en realidad es un problema menor según esta revisión de tecnología de 2018 para la comunicación de cubesat.Los avances nos han permitido miniturizar la tecnología que va más allá de la RF básica y en bandas de frecuencia más altas sin la gran carga útil. Estos se pueden implementar en cubesats tan pequeños como 1u de lo que leí dependiendo de otros dispositivos electrónicos. Ahí está lo siguiente: ¿qué crees que hará este Internet?

El mayor obstáculo (ignorando las especificaciones de hardware):

Así que supongamos que solo quiere que los cubesats se saluden entre sí cuando estén dentro de un rango de 100 km para crear una red de seguimiento autosuficiente. ¡Fresco! Eso en realidad sería simplista. Solo necesita escribir un marco y obtener todas las partes que desee como parte de la red para usar este marco en su código. Debe hacer que este marco sea viable para casi todas las plataformas cubesat y debe distribuirlo de manera confiable, probablemente a través de redes de la NASA. Después de tener un protocolo de Internet de fuente de control o de código abierto en casi el 50% de los cubesats para algo tan simple como esto, sería tan simple como actualizar el código con nuevas funcionalidades. Una mejora simple a este sistema que sería sustancial sería, por ejemplo, almacenar en caché todos los cubesats que se encuentran y transmitirlos cuando estén dentro del alcance del relé principal. Rastreador cubesat vada bing bada boom!

Los Cubesats son bastante... no reutilizables... en términos de satélites hasta la fecha. Si bien hay excepciones, estas han sido orbitadores dispara y olvida con mecanismos de liberación de cables quemados de estudiantes con presupuestos limitados. Ahora, un despliegue comercial de cubesat en grandes cantidades sería excepcional en mi opinión. Podría tener una red básica, posiblemente control de actitud a través de motores de iones y comunicación con una capa satelital más robusta desde una órbita más alta para actualizar de manera confiable su marco. De esta manera, puede obtener nuevas funciones y realizar llamadas periódicas contra algún tipo de cubesat hivemind api. Sin embargo, si usted es una empresa privada que piensa en esta escala, dudo que se oponga a considerar la creación de un satélite dedicado (satélite real con enlace de comunicación con la tierra) en una órbita bien alineada para tener la máxima capacidad de enlace ascendente de cubesat.una mentalidad macro .

Problemas de macrocomputación...

La mayoría de estas empresas que lanzarán estos enjambres de satélites cúbicos estarán acostumbradas a enviar actualizaciones a 1-5 satélites a la vez. Uno de los mayores desafíos de la macrocomputación es la coherencia entre sistemas. Por ejemplo, trabajo en una empresa con 30 000 empleados, es una cantidad decente, y acabamos de pasar por una actualización de software masiva de Windows 7 a Windows 10. Tuvimos que actualizar 30 000 computadoras portátiles al nuevo sistema operativo, esto es lo que sucedió :

  • ~60% de las actualizaciones se realizaron normalmente (eso es más alto que el promedio).
  • ~15% de las actualizaciones fueron rechazadas por los usuarios, se requirió intervención manual.
  • ~10% de las actualizaciones no se propagaron correctamente, se requirió intervención manual.
  • ~ 10% de las actualizaciones destruyeron la computadora por completo, se requirió intervención manual.
  • ~5% de otros problemas únicos se encontraron y necesitaron intervención caso por caso.

Al principio, este será el mayor bloqueador, manteniendo todos los cubesats en la misma página sin poder comunicarse con todos al mismo tiempo. Si tiene el 50% de los cube-sats vinculados cuando envía una actualización de código (y no tiene un controlador dedicado para enviar esta solicitud continuamente cuando otros se conectan en línea de manera confiable), lo pasará mal.

Beneficios/Resumen:

Honestamente, voy a asumir que el beneficio de los satélites de enjambre se hará evidente una vez que hayan dominado los grandes problemas:

  • Comunicación.
  • Reutilización.
  • Actitud (o diablos, incluso altitud en este caso) Control.
  • Estándar generalizado y adopción.
    • La política es un bloqueador.
    • La publicidad es un bloqueador.
    • El control de fuente es un bloqueador.
    • La propagación de la fuente es un bloqueador masivo.

No puedo exagerar más la última parte. Internet fue la culminación de un acuerdo entre muchas naciones sobre un protocolo único que se desarrolló y comunicó lo suficientemente bien como para convertirse en estándar. Buscaría los estándares IEEE, los formatos de mensaje para la transmisión TCP y UDP junto con muchos otros protocolos si desea obtener más información sobre cómo Internet llegó a ser un software inteligente. El desarrollo de esta base de software es clave. Debe ser universal y generalizado para ganar una tracción significativa. Con lo pequeños que son, vas a necesitar muchos. Este no es un acuerdo de una sola compañía para una cobertura global.

Supongo que los beneficios de este tipo de satélite serán la recopilación de datos basados ​​en puntos para dar una imagen de la actividad solar en todo el mundo, de modo que se puedan hacer aproximaciones sobre la actividad orbital a nivel mundial. Una vez más... esto es siempre que todo el hardware habilita su software, y su software habilita todo el hardware.

Perdón por los errores tipográficos. Escribí esto en mi teléfono.

Básicamente, la forma en que funciona Internet satelital es que usted, el cliente, tiene un plato que envía y recibe paquetes de datos hacia y desde un satélite en el espacio. El satélite no filtra estas señales, sino que las transmite a una estación terrestre que luego enruta los mensajes. La estación terrestre es más conocida como su ISP o proveedor de servicios de Internet.

En la estación terrestre es donde eligen rechazar su solicitud o dejarla pasar a Internet (siempre que les pague).

Siempre que su satélite tenga una antena parabólica que esté alineada con la antena parabólica de su proveedor de Internet, es teóricamente posible acceder a Internet.

Sin embargo, eso ignora el hecho de que te mueves constantemente en órbita y rara vez estarás alineado con ese satélite. Esto también significa que probablemente tendrá que tener acuerdos con múltiples ISP si alguna vez desea tener algún tipo de comunicación confiable.

EDITAR: si realmente solo está buscando intercomunicación entre cubeSats y no satélites de manera ambigua, puede probar esta especificación: https://en.wikipedia.org/wiki/Cubesat_Space_Protocol

Tenga en cuenta que esto es solo una especificación y no una ley, ni aborda el tema de la autorización. Depende de los OEM si quieren que su cubesat converse con su cubesat (lo cual es cierto para todas las comunicaciones M2M).

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .
oye, esos comentarios fueron útiles para comprender qué diablos quería el OP. Lo cual es bastante importante ya que estamos hablando ambiguamente de toda una industria como las telecomunicaciones orbitales.
Los comentarios siguen dando vueltas en el chat. Los comentarios no son permanentes aquí. Si la información necesita ser preservada, debe ir en la publicación.