Программно-определяемые спутники – победители новой эры спутниковой связи

В недавно выпущенном 2-м издании отчёта "Программно-определяемый спутник" (Software Defined Satellite, 2nd Edition) аналитической компании NSR рынок полностью или частично гибких спутников связи оценивается в объёме более чем $97,2 млрд в течение следующего десятилетия. NSR ожидает, что это будет обусловлено спросом – более 27 000 SDS-спутников будут построены и запущены в период с 2022 по 2031 год. Операторы вступают в новую эру, когда борьба за предоставление услуг в регионах с высокой плотностью населения, резкое изменение регионального спроса и циклы капитальных затрат вынуждают многих операторов рассматривать SDS-спутники. Действительно, управление лучом, реконфигурация мощности/спектра на орбите и цифровое каналообразующее оборудование позволяют соответствовать динамике рынка следующего десятилетия. Тем не менее, остаются сомнения в полномасштабном внедрении SDS из-за различных факторов, которые операторы должны учитывать: капитальные затраты, технологический риск, надёжность и альтернативные решения, такие как малые GEO-спутники. Давайте поразмыслим, какой подход приведёт к выигрышу в будущем.

Новая фаза роста

В последние пару лет количество заказанных SDS-спутников неуклонно росло благодаря технологическим усовершенствованиям, предлагаемым производителями на новых платформах, использующих программное обеспечение, которое позволяет спутниковым операторам контролировать планирование миссии, операции с полезной нагрузкой и лучше управлять пропускной способностью.

Повышенная надёжность с интеграцией протестированных подсистем, снижающая риск сбоя миссии, искусственный интеллект и машинное обучение, используемые для автономной работы спутников, - все больше инструментов доступно операторам в их поиске способов быть готовым к предстоящим рыночным изменениям.

Однако по-прежнему сохраняются сомнения в полномасштабном внедрении SDS из-за затрат, обусловленных интеграцией и внедрением инновационных и высокорискованных технологий. Кроме этого, период создания/время от заказа до ввода в эксплуатацию на орбите представляет собой проблему, поскольку производители спутников, как и все остальные в отрасли, страдают от проблем с цепочками поставок.

Так было в случае с заменой Индонезией спутника Nusantara-2. 9 апреля 2020 года при запуске с китайского космодрома Сичан ракетой Long March-3B со спутником Nusantara-2, произведённым китайской корпорацией China Great Wall Industry Corp. для индонезийского совместного предприятия между Pasifik Satelit Nusantara и Indosat Ooredoo, произошла авария, уничтожившая спутник. Спутник весил 5 550 килограммов, нёс 20 транспондеров C-диапазона и обладал высокой пропускной способностью в Ku-диапазоне - 9,5 Гбит/с. На замену Индонезия заказала спутник у Thales Alenia Space на базе платформы Spacebus 4000B2, который должен быть поставлен в 2024 году. Новый аппарат получит наименование HTS 113BT, им будет управлять Telkomsat (принадлежит государственной Telkom). Масса нового аппарата составит 4 000 кг, его суммарная пропускная способность в C- и Ku-диапазоне составит 32 Гбит/с. Спутник будет запущен в орбитальную позицию 113⁰ в.д. Он будет оснащён химической апогейной установкой, поскольку заказчику важна скорость вывода на орбиту, а не экономия на пусковых услугах.

Операторы выбирают традиционные спутники, потому они позволяют ускорить вывод на орбиту. С появлением на рынке малых GEO-спутников влияние размера космического аппарата бросает вызов сложившемуся рынку, поскольку развивается ниша аппаратов с некоторыми уникальными SDS-функциями, но с меньшими капитальными затратами и меньшими расходами на запуск.

Вариантов предостаточно

Спутниковые операторы сосредоточены на улучшении своих конкурентных предложений по мере роста требований клиентов к сокращению задержек сигнала, увеличению пропускной способности и гибкости. С приближением окончания срока активного существования (САС) происходит непрерывная оценка (и эволюция) возможностей и проблем, которые должны решать спутниковые операторы, и матрица решений становится все более сложной. Доступные решения влияют на различные факторы, такие как САС, разнообразие приложений, сроки вывода на орбиту и затраты.

Будь то появление продуктов/услуг обслуживания на орбите или мультиорбитальных группировок (LEO, MEO, GEO), новые факторы, связанные с внедрением SDS, - все это усложняет выбор решений. Однако существует чёткая тенденция к удовлетворению спроса на увеличение пропускной способности с помощью мощных, функциональных и, в большинстве случаев, гибких космических аппаратов. На рынке доступно несколько вариантов, но ответ на вопрос, какие функции являются лучшими, по-прежнему остаётся размытым.

Несмотря на то, что SDS становится популярным выбором, существуют некоторые очевидные проблемы, которые необходимо решить, даже если первопроходцы помогают дать старт этому рынку.

Противоречивые решения

Существуют плюсы и минусы, помогающие в принятии решений, и производители спутников стремятся определить ключевые конкурентные предложения (согласно приведённой выше таблице) с различными последствиями в зависимости от выбора. Эти факторы и их значимость на рынке и среди операторов помогают определить, представляют ли спутники SDS жизнеспособный вариант инвестиций для удовлетворения потребительского спроса, который в конечном итоге может существенно измениться не только с точки зрения пользователей, но также пропускной способности и цены на услуги.

Среди этих факторов существуют три, которые все ещё препятствуют полномасштабному внедрению SDS: стоимость, время до орбиты и размер спутника. С появлением малых GEO-спутников, время на создание традиционного GEO-спутника большего размера само становится проблематичным. Для оператора, ориентированного на целевой рынок, небольшой, гибкий, специализированный спутник, с которым он сможет обслуживать определённый сегмент рынка (IFC, морской или региональный рынок) и с минимальным временем развёртывания представляет собой более экономически выгодное решение.

Однако размер спутника является ключевой проблемой. Срок существования малых спутников чаще более короткий из-за меньшей мощности, топлива или других ресурсов аппарата. Хотя малые спутники могут быть дешевле, по крайней мере в части стоимости запуска, они также являются проблемой для операторов, которым теперь приходится выбирать, когда отсрочить расходы. Например, малый GEO-спутник можно дешевле запустить сейчас, но он может потребовать замены раньше, чем спутник большего размера.

Другой фактор, время до орбиты, стал критическим по мере увеличения числа спутников, САС которых близится к завершению, и операторы вынуждены принимать решения в более короткие сроки. Для операторов, GEO-спутники которых являются частью критически важной национальной инфраструктуры и/или связаны с национальной безопасностью (правительственными/военными структурами), преимуществом является защищённый, надёжный и гибкий спутник. Производители спутников решают эту проблему, повышая безопасность производства, улучшая совместимость и добавляя некоторую базовую стандартизацию оборудования в линейки продуктов.

Поскольку стоимость является одним из ключевых факторов, влияющих на внедрение, спутниковые операторы, имеющие возможность отложить капитальные затраты на более поздний период в будущем, стремятся к надёжности, гибкости и автономности, которые должны быть подтверждены квалифицированными спутниковыми платформами. Это также открывает ещё одну возможность для производителей спутников, чтобы ещё больше расширить свои бизнес-направления, работая в сотрудничестве с правительствами над разработкой многофункциональных платформ, стандартизированных в части аппаратного обеспечения, которые могли бы использоваться различными операторами спутниковой связи.

Технология, стимулирующая внедрение бизнеса

Безопасность и сложные архитектуры рассматриваются вместе с искусственным интеллектом и машинным обучением, разработкой более сложных программных архитектур и появлением новых инструментов разработки программного обеспечения. Искусственный интеллект и машинное обучение приобретают все большее значение при разработке SDS. И для решения вопросов безопасности производители спутников приняли несколько мер. Например, они внедрили протоколы шифрования для защиты данных, передаваемых на спутник и с него. Они также разработали автоматизированные системы для мониторинга космического пространства вокруг спутника и обнаружения любых потенциальных угроз. Кроме того, наблюдается рост внедрения технологий автоматизации для повышения эффективности операций SDS. В целом, стабильность приводит к увеличению темпов внедрения SDS на рынке.

Выводы

Спутниковые операторы оказываются в условиях растущей конкуренции, когда на рынок выходят новые технологии, подходы и потребительский спрос. Эти дестабилизирующие моменты открывают возможности, но удовлетворение потребностей рынка требует принятия критических решений, при этом такие факторы, как время до орбиты, размер спутника и, самое главное, стоимость "мутят воду", внося сомнения. Однако, несмотря на привычность традиционных спутников и конкуренцию со стороны малых GEO-спутников, гибкость пользуется постоянно растущим спросом. Программно-гибкие спутники должны многое доказать с точки зрения стоимости и надёжности, но, учитывая их гибкую природу согласно замыслу, они быстро становятся новой нормой и станут победителями GEO & LEO спутниковой связи.