Internet: un usage banal
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Discussion de la banalisation satellitaire par Paul Budde Directeur Général de Paul Budde Communication. A plus long terme nous auront peut-être l'apport de l'intrication quantique.
Sommaire
Limites de la communication par satellite
S'il n'y a pas de câble (fibre optique) ou de connexion radio, il existe toujours l'alternative relativement coûteuse de la communication par satellite. Il s'agit généralement de satellites géostationnaires (GEO) positionnés au-dessus de l'équateur à une altitude de 36 000 kilomètres. Ils tournent à la même vitesse que la Terre. L'empreinte d'un tel satellite ne couvre qu'une partie de la surface de la Terre et un bit d'ordinateur prend un certain temps pour monter et descendre. Bien que le bit se déplace à travers le vide de l'espace à la vitesse de la lumière (300 000 km / sec), il fait tout de même une demi-seconde sur un trajet de retour.
En plus de cela, il y a une autre demi-seconde pour la communication entre les stations terrestres de la Terre via des connexions à fibre optique. Il y a aussi la réfraction de la lumière laser dans la fibre car la vitesse des données est les deux tiers de celle de la lumière. Le retard total, la latence, de la connexion de télécommunications via les satellites GEO, est ainsi d'un second.
Cela fait longtemps que l'on se rend compte qu'un être humain est déjà conscient d'un retard de plus de 0,15 seconde. En conséquence, la communication synchrone telle que la vidéoconférence devient désagréable en raison des interruptions des conversations, en particulier lorsque plus de personnes parlent simultanément dans les discussions.
L'alternative LEO
Alors, quelle est la prochaine étape? La solution pour créer sans délai un réseau mondial de services Internet à large bande consiste à utiliser des satellites de télécommunications en orbite plus près de la Terre, les satellites appelés orbite terrestre basse (LEO). Ils ne sont pas à 36 000 kilomètres au-dessus de la Terre, mais en orbite entre 200 et 2 000 km. Le bit de l'ordinateur monte et descend plus rapidement, il y a donc beaucoup moins de retard. Selon l'altitude de leur orbite, ces satellites tournent toutes les 24 heures, 12 à 16 fois autour de la Terre. En raison de leurs orbites basses et rapides, les satellites LEO ont une empreinte rapide et peu encombrante. C'est pourquoi il faut de nombreux satellites pour un réseau mondial.
L'idée de développer un tel réseau satellite est née il y a longtemps. Le consortium Iridium a fait la première tentative. Le premier service de télécommunications a été lancé en 1998. L'objectif était de construire un réseau de 77 satellites. Mais un mois après le début de ses opérations, Iridium a fait faillite et 5 milliards de dollars américains (7,3 milliards de dollars australiens) ont été perdus.
Iridium s'est effondrée en raison de problèmes de financement de l'entreprise. Parmi les autres problèmes, mentionnons la mauvaise qualité de la réception intérieure, les appareils utilisateur encombrants et la mauvaise gestion globale du projet. Iridium a redémarré et l'année dernière, le dernier des 66 satellites a été lancé. Ce réseau satellite révisé fournit désormais des services de télécommunications dans des endroits éloignés pour le marché des entreprises, tels que l'industrie pétrolière, l'aviation et la défense. Donc de vrais marchés de niche, pas un marché de consommation.
OneWeb est la deuxième entreprise qui a tenté de construire un réseau satellite mondial pour offrir des services Internet à large bande. Cette entreprise a fait faillite en mars de l'année dernière parce que la SoftBank japonaise, qui était l'un des principaux financiers avec un engagement d'investissement d'un milliard de dollars, a retiré la prise. Sur les 650 satellites LEO prévus qui effectueraient leurs tours à une altitude de 1 200 km, 74 ont été lancés. SoftBank, qui a subi une perte de 17 milliards de dollars en 2019, a blâmé COVID-19. Mais il y a aussi des rumeurs selon lesquelles OneWeb ne pourrait pas développer un modèle de revenu solide pour ses coûteux services Internet à large bande destinés aux consommateurs sur la base de son réseau satellite LEO "à faible retard".
Starlink Mission - SapceX lance 60 satellites Starlink empilés - déployés le 24 mai 2019
Il existe encore de nombreux projets en cours, dont trois sont les plus avancés. Télésat LEO, avec 300 satellites, est développé par la société de télécommunications canadienne Télésat. Le second est le projet Kuiper (du nom de l'astronome néerlandais Gerard Kuiper, décédé en 1973), une idée originale de la plus grande société de vente sur Internet de Jeff Bezos, Amazon, avec 3236 satellites. Enfin, il y a Starlink de la société spatiale Elon Musk SpaceX avec 42 000 satellites. Il y a aussi des plans de Facebook de Mark Zuckerberg; son projet s'appelle Athena avec un nombre encore inconnu de satellites. Google ne veut pas être laissé de côté et a lancé des plans pour la Constellation de satellites de Google avec "seulement" mille satellites.
Bien sûr, la Chine ne veut certainement pas non plus être laissée pour compte. Certains de leurs projets incluent Hongyun (nuage arc-en-ciel) avec 864 satellites et Hongyan (oie sauvage) avec 320 satellites. La société d'État russe pour les opérations spatiales, Roscosmos, se joint également à la course. Grâce à la société Gonets (messager), les services sont offerts à des fins commerciales et militaires. Le réseau à satellite compte désormais 18 satellites sur deux orbites; le plan complet concerne 36 satellites sur six orbites.
De tous ces projets, Starlink de SpaceX est sans aucun doute le plus avancé. À intervalles réguliers, des fusées SpaceX Falcon 9 sont lancées, chacune avec 60 satellites Starlink à bord. En mai 2020, 422 satellites avaient été lancés sur orbite. Ce chiffre devrait atteindre 12 000 au cours de la première phase et 30 000 à un stade ultérieur. Cela nécessite encore beaucoup d'argent, et SpaceX apportera sa spin-off Starlink Business au marché boursier pour lever des fonds. La semaine dernière seulement, ils ont lancé le tout premier lancement commercial d'un équipage (vers la station spatiale).
La course coûteuse à l'Internet mondial par satellite à large bande est particulièrement féroce dans le monde occidental, avec une tension entre les techno-milliardaires machos Elon Musk, Jeff Bezos (l'homme le plus riche du monde) et Mark Zuckerberg, qui est un peu en retard mais pense que le Le projet fait partie de l'énoncé de mission de Facebook «rapprocher le monde». Les plans d'affaires reconnaissent que beaucoup d'investissements doivent être faits, mais prévoient que le produit sera énorme.
Ours sur la route
Pour tous ces partis, il y a au moins quatre «ours sur la route».
- Le premier est la bataille pour les fréquences requises. Le spectre de fréquences est géré par l'Union internationale des télécommunications (UIT), affiliée aux Nations Unies et à la Federal Communications Commission (FCC) du gouvernement américain. Par exemple, SpaceX s'est opposé à la tentative d'Amazon de participer au premier cycle de distribution du spectre, car la période d'inscription officielle a expiré. Si Amazon, avec ce raccourci, pouvait obtenir un morceau du gâteau, cela se ferait aux dépens de la tête de SpaceX. En bref, nous assistons à un match de catch entre Jeff et Elon.
- Le deuxième «ours» est le coût des équipements de réception au sol. Étant donné que chaque satellite ne peut être vu que sur une surface limitée pendant un temps limité, les antennes de l'équipement de réception et d'émission devraient pouvoir suivre le satellite survolant à 7-8 000 kilomètres par seconde. Il s'agit là d'une prouesse technique, mais qui pourrait rendre l'équipement de l'utilisateur très coûteux. On pense maintenant à 1 000 $ par appareil, mais les ingénieurs espèrent que le prix tombera à 200 $.
- Le troisième "ours" est l'opposition de la communauté astronomique contre SpaceX en particulier. Tous ces satellites, avec leurs reflets solaires, perturbent les observations scientifiques avec des télescopes terrestres. Dernièrement, SpaceX a fait de gros efforts pour réduire ce problème de leurs satellites Starlink en modifiant, par exemple, la position des divers composants du satellite et en fournissant aux satellites des revêtements absorbant la lumière. Cette dernière ne peut être qu'une solution limitée car la peinture foncée absorbe la chaleur qui fait trop chauffer le satellite. Cela signifie qu'il faut plus pour le refroidissement, qui nécessite plus d'énergie et plus de panneaux solaires. Cela augmente alors le reflet et devient un cercle vicieux.
- Le quatrième "ours" est le "débris spatial". Le nombre d'objets artificiels dans l'espace sera beaucoup plus important en raison de ces projets de réseau à satellite LEO. Cela augmente le risque de collisions de satellites et de fusées avec des débris spatiaux. Le risque d'une telle collision a été révélé en 2009 lorsqu'un satellite russe en fuite a percuté un satellite Iridium alors actif, conduisant à mille nouveaux débris spatiaux.
Par conséquent, il est nécessaire de planifier ce qui doit être fait avec les satellites s'ils ne sont plus actifs. Une méthode qui est maintenant appliquée est qu'après sa vie active, le satellite est dirigé vers une orbite inférieure (désorbite). Dans une orbite aussi basse, le satellite rencontre plus de résistance, ce qui ralentit finalement le satellite pour le rapprocher de la Terre et finalement se désintègre dans l'atmosphère et brûle partiellement. La semaine dernière seulement, il y a eu un spectacle de lumière spectaculaire au-dessus de l'Australie lorsque des débris d'une fusée russe sont revenus dans l'atmosphère terrestre où ils ont brûlé. La NASA a recommandé que 99% des satellites LEO soient amenés sur une orbite inférieure après leurs missions - une sorte d'orbite palliative pour les satellites.
Le danger de possibles collisions entre les satellites fonctionnels et non fonctionnels et les débris spatiaux a été révélé il y a quelques mois. Le satellite astronomique infrarouge (IRAS) construit aux Pays-Bas, qui n'a pas été utilisé depuis 1983, a navigué à quelques mètres d'un autre satellite. La société américaine LeoLabs a construit un système de suivi des radars satellitaires LEO et des algorithmes avancés. Les LeoLabs ont calculé que les deux satellites se croiseraient au-dessus de Pittsburgh, avec seulement 15 à 30 mètres entre eux. C'est exactement ce qu'il s'est passé. Dans l'aviation, ils appellent cela un quasi-accident.
Depuis le lancement en 1957 du premier satellite, le Spoutnik russe 1, beaucoup de choses ont été tournées dans l'espace. Après quelque 5500 lancements, cela a créé un énorme tas de déchets dans l'espace autour de la Terre - environ 34000 objets de plus de dix centimètres, un million de magnitude entre un et dix centimètres et quelque 130 millions de plus d'un centimètre.
L'Agence spatiale européenne (ESA) reçoit des centaines de rapports par semaine de situations potentiellement dangereuses qui doivent être examinées de plus près. En moyenne, l'ESA doit effectuer au moins une manœuvre d'évitement par satellite par an pour éviter les collisions. La plupart du temps, il s'agit de collisions imminentes avec des débris spatiaux. Cela nécessite un processus manuel qui est coûteux et très long et insoutenable à long terme.
Pas étonnant que l'ESA préconise que des techniques d'apprentissage automatique soient développées pour les satellites qui seront tenus de transmettre continuellement leur position afin qu'un système automatisé de régulation du trafic puisse être développé dans l'espace.
Ce qui peut être fait?
Il y a encore beaucoup de travail à faire en examinant tous les développements autour des réseaux mondiaux à large bande par satellite sans retard qui fournissent un accès Internet abordable. Mais si les grands entrepreneurs innovants aux poches profondes comme Elon Musk et Jeff Bezos se sont fixé cet objectif, cela pourrait éventuellement fonctionner. Mais avant que cela ne se produise, il faudra encore surmonter quelques obstacles techniques, financiers et réglementaires. Nul doute que dans cet obstacle, de temps en temps, quelqu'un fera une chute fatale.
