Что известно о системе «Рассвет»: когда и как заработает российский спутниковый интернет

Компания БЮРО 1440 создает низкоорбитальную спутниковую группировку, которая обеспечит доступ к широкополосному интернету пользователям в любой точке России. Разработчики рассчитывают достичь скорости передачи данных 1 Гб/сек на абонентский терминал. Глобальный охват и низкая задержка сигнала сделает возможной качественную видеосвязь и работу современных систем в любой точке земного шара в режиме реального времени.

В первую очередь технология адресована тем пользователям, для которых доступ к качественной связи сейчас ограничен. Она важна для жителей удаленных районов Сибири, Дальнего Востока и Арктики, где невозможно или экономически нецелесообразно строить наземные сети. Ключевыми потребителями сервиса станут крупнейшие пассажирские и грузовые транспортные компании, нефтедобывающая отрасль, электроэнергетика, промышленные производства, сельское хозяйство.

Связь с низкой задержкой будет полезна операторам беспилотного транспорта. Она позволяет дистанционно обслуживать строительную и горнодобывающую технику, координировать работу чрезвычайных служб, управлять дорожным движением и транспортными потоками.

Наконец, высокоскоростной спутниковый интернет оценят пассажиры самолетов и поездов, которые получат стабильное подключение на протяжении всей поездки.

Тарелки спутникового телевидения появились в городах в начале 1990-х годов. Работа спутника связи, расположенного на геостационарной орбите (ГСО) на высоте 36 тысяч километров над экватором, удобна тем, что с точки стояния покрывает связью почти половину земного шара. Аппарат обращается по орбите синхронно с планетой, и его всегда «видно» с одного и того же ракурса.

Однако на широтах от 81 градуса северной и южной широты до полюсов геостационарный спутник вообще не виден. А начиная с 75 градусов, сигнал становится слабым: спутниковая тарелка принимает его с трудом, потому что аппарат висит слишком низко над горизонтом и скрывается за естественными или искусственными преградами. Объекты Северного морского пути такая связь обслуживать не может.

Кроме того, при прохождении радиосигнала до геостационарного спутника и обратно (более 70 тысяч километров) возникает задержка, которая перечеркивает все плюсы ГСО.

Низкие околоземные орбиты (НОО) высотой от 500 до 2000 км лучше подходят для высокоскоростной связи. Задержка сигнала на таких расстояниях практически незаметна. Однако зона покрытия каждого отдельного спутника на НОО невелика, поэтому для глобального покрытия аппаратов нужно много. Так, на момент подготовки статьи, в рамках Starlink, самого известного проекта спутникового интернета от компании SpaceX, было запущено более 9000 аппаратов, а планируемая численность группировки превышает 40000 спутников.

Российский проект не является прямым аналогом систем типа Starlink, поскольку существенно отличается технически. Одно из ключевых отличий — высота орбиты. Так, экспериментальные аппараты «Рассвет-2» были выведены на орбиту высотой 800 км. Это выше «старлинковских» 550 км. С увеличенной высоты спутник «видит» большую площадь поверхности Земли. Широкая зона покрытия позволяет обойтись меньшим числом аппаратов. Так, в 2027 году компания планирует вывести на НОО более 250 спутников. К 2035 году их численность может вырасти до 900.

На более высоких орбитах используют спутники повышенной мощности, ведь им предстоит обслуживать больше абонентов. Вероятно, аппараты «Рассвет» будут служить дольше «старлинковских». На низких орбитах заметно влияние земной атмосферы: чтобы поддерживать необходимую скорость, нужно периодически включать двигатель и расходовать топливо. Поэтому спутники приходится менять: чем ниже орбита, тем чаще.

Экспериментальные аппараты «Рассвет-2» уже оснащены терминалами межспутниковой лазерной связи собственной разработки БЮРО 1440. Starlink внедряет лазерную связь постепенно, а для российского проекта она изначально является ключевой технологией.

Соединение между абонентским терминалом (смартфоном) и спутником можно назвать связью «последней мили» — пусть длина этой «мили» и равняется 800 км. Чтобы сеть интернет по праву называлась «глобальной», нужно передавать данные между спутниками. Это можно делать через наземные станции сопряжения (а между ними — по проводам) — так задержка сигнала увеличится минимум вдвое.

Быстрый способ — соединять космические аппараты напрямую. Спутники, летающие со скоростью 27 тыс. км/ч, «стреляют» друг в друга лазерами, передавая данные, словно по оптоволокну. При этом наземная инфраструктура задействована минимально или вовсе исключена.

30 мая 2024 года компания провела серию тестов лазерной межспутниковой связи. Более 200 ГБ информации были переданы на скорости 10 Гбит/сек между космическими аппаратами, расположенными на расстоянии более 30 км друг от друга. При этом средний коэффициент битовых ошибок (BER) был сопоставим с показателями оптоволоконных линий связи.

В последующих тестах инженеры БЮРО 1440 провели 14 сеансов межспутниковой связи на расстояниях от 30 до 220 км, во время которых удалось передать суммарно более 1,5 ТБ данных с одного аппарата на другой. Максимальный объем переданной информации за один сеанс превысил 450 ГБ. Как отметили в компании, во время испытаний удалось избежать ошибок в отработке системы наведения — не было ни одного поврежденного пакета данных.

На следующем этапе отработки лазерного канала специалистам удалось установить связь на расстоянии 1005 км между спутниками и подтвердить летную квалификацию терминалов лазерной связи собственной разработки. Испытания подтвердили полную работоспособность технологий и их готовность для применения в космической системе связи.

Спутниковый интернет будет доступен на специальных абонентских терминалах. Пользователям обычных смартфонов интернет будет доступен благодаря сотрудничеству БЮРО 1440 с операторами наземной связи, которые будут устанавливать абонентские терминалы на свои базовые станции и предоставлять услуги конечным пользователям.

Для передачи данных «Космос - Земля» инженеры используют технологию 5G NTN (Non-Terrestrial Network). Стандарт с романтичным обозначением «внеземная сеть» был разработан Альянсом телекоммуникационных отраслевых ATIS, консорциумом мировых лидеров телекоммуникационной отрасли. Фактически это 5G, адаптированный для космоса. 

В июне 2024-го в рамках миссии «Рассвет-2» БЮРО 1440 впервые в истории российской космонавтики провела успешный сеанс связи с использованием протокола 5G NTN. Бортовой ретрансляционный комплекс (БРТК) спутника провел обмен данными с абонентским терминалом на Земле. Инженеры провели тонкую калибровку радиочастотной аппаратуры и смогли преодолеть влияние эффекта Доплера. В быту мы сталкиваемся с этим эффектом, когда по мере приближения и удаления автомобиля звук двигателя становится выше или ниже. Такой же сдвиг частоты влияет и на задержку интернет сигнала — ведь спутники постоянно движутся относительно абонента.

Космические аппараты второго поколения также помогли отработать механизм наведения антенн шлюзового радиоблока для создания канала между спутником и Землей в Ка-диапазоне (высокочастотный диапазон радиоволн, 26,5–40 ГГц). Это важно, поскольку без точного наведения антенн связь будет прерывистой или медленной.

Всего 6 аппаратов. Первые три запустили 27 июня 2023 года с космодрома Восточный. Через несколько дней специалисты провели с ними первый сеанс связи: скорость составила 10 Мбит/сек, а задержка — 41 мс. За два года эти аппараты совершили более 11 тыс. витков вокруг Земли, а Центр управления полетами провел свыше 8 тыс. сеансов связи, получив и обработав 2,9 ТБ телеметрии и целевых данных. Спутники продолжают работать на орбите – вдвое дольше запланированного срока службы.

В августе 2023 года инженерам БЮРО 1440 удалось провести первый в России сеанс спутниковой видеосвязи с территорией без покрытия сотовых сетей. Центр управления полетами компании в Москве установил соединение со специалистами на горе Фишт в Республике Адыгея – места, где традиционные средства связи недоступны.

17 мая 2024 года с космодрома Плесецк в космос отправились три спутника «Рассвет-2». Аппараты стали вдвое больше по габаритам, так как несли на борту аппаратуру спутниковой связи «Космос — Земля» и терминалы межспутниковой лазерной связи.

Важнейшие цели БЮРО 1440 на 2025 год – подготовка опытно-промышленного и серийного производства всех компонентов и устройств космических аппаратов, а также сборка и вывод на низкую околоземную орбиту первых серийных спутников. Компания уже запустила собственное автоматизированное производство солнечных батарей космического типа эквивалентной суммарной мощностью 750000 Вт в год.

На формирование низкоорбитальной группировки и обеспечение всей территории РФ спутниковым интернетом в 2026–2036 годах предусмотрено 514,7 млрд рублей, из них 207,7 млрд выделят из государственного бюджета, остальное – средства «ИКС Холдинга», в который входит БЮРО 1440. Генеральный директор Роскосмоса Дмитрий Баканов 20 мая объявил о внесении системы, предварительно обозначенной как «Рассвет», в доработанный национальный проект по космосу.

На полях Петербургского международного экономического форума (ПМЭФ) Дмитрий Баканов заявил, что первая партия из 16 серийных космических аппаратов связи БЮРО 1440 отправится на низкую околоземную орбиту за один запуск в декабре. Ракета-носитель будет стартовать с космодрома Плесецк. Дальнейшие пуски также пройдут партиями по несколько спутников за раз – по такому же принципу развертываются и другие многоспутниковые группировки связи, такие как американские Starlink от SpaceX, Project Kuiper от Amazon или китайские «Гован» и «Цяньфань».

Начало коммерческой эксплуатации сервиса намечено на 2027 год.

БЮРО 1440 – российская аэрокосмическая компания (входит в группу «ИКС Холдинг»), разработчик и оператор отечественной спутниковой группировки для высокоскоростной передачи данных с глобальным покрытием. Изначально возникла как проектный офис оператора связи «Мегафон» в ноябре 2020 года.

Штат компании насчитывает более 2400 сотрудников, 80% из них – инженеры и сотрудники высокотехнологичных производств. Центры исследований и разработок расположены в Москве, Томске, Красноярске, Новосибирске, Смоленске и Минске.

Название компании напоминает о 1440 витках, которые совершил вокруг планеты первый искусственный спутник Земли ПС-1.