اینترنت ماهواره ای: بیم ها و امیدها

ایده اینترنت ماهوار‌ه‌ای، ایده تازه‌ای نیست؛ اما در سال‌های اخیر شاهد افزایش تلاش فعالیت شرکت‌های مختلف برای توسعه این ایده بوده‌ایم.

ایده اینترنت ماهواره‌ای به خصوص در سال‌ها و ماه‌های اخیر توجه‌های زیادی را به خود جلب کرده است. روند محدود سازی دسترسی به اینترنت که در چند سال اخیر در کشورهای مختلف جهان و در چند هفته گذشته در ایران شاهد آن بودیم، باعث افزایش توجه و اهمیت این داستان شده است.

به خصوص اینکه برخی از شرکت‌های پیشتاز در این زمینه وعده می دهند که نسل آینده این اینترنت دسترسی ساده و غیر قابل مهاری را برای کاربران در سراسر جهان به ارمغان آورد.

اینترنت ماهواره‌ای فناوری آینده نیست و همین الان هم در دسترس قرار دارد.  برای مثال شرکت‌هایی مانند دیش، ویاست،ارت‌لینک، فرانتایر و هیوزنت چنین خدماتی را ارائه می‌دهند. البته شما برای دریافت این اینترنت نیاز به نصب تجهیزات و  بشقاب دریافت امواج ماهواره‌ای دارید.

در حال حاضر عمده کاربرد این اینترنت برای مناطقی است که به دلیل دور افتاده بودن یا عدم وجود زیرساخت مناسب، دسترسی به خطوط اینترنت پر سرعت ندارند.

مشکلات نسل فعلی اینترنت ماهواره‌ای

نسل فعلی این اینترنت با دو مشکل اصلی روبرو است. یکی تاخیر زمانی یا latency و دیگری محدودیت داده. تاخیر زمانی به این معنی است که دستورات شما برای ارسال و دریافت داده باید مسیری میان تجهیزات شما، ماهواره، سرویس دهنده طی کند.

به عبارت دیگر قرار داشتن ماهواره در مدار زمین باعث می شود به زمان عادی نقل و انتقال داده‌ها زمان ارسال و دریافت از زمین به ماهواره نیز افزوده شود. البته این تاخیر در حد میلی ثانیه است؛ اما این تاخیر میلی ثانیه ای خود را در برخی از نیازهای شما نشان خواهد داد. برای مثال در دریافت ویدیو‌های آنلاین، بازی و امثال آن این تاخیر مشخص می‌شود.

دلیل اصلی این تاخیر به ارتفاع مدار این ماهواره‌ها مربوط است. ارائه دهنده‌های فعلی ماهواره های خود را در مدار زمین ثابت قرار داده‌اند. دلیل این انتخاب بدیهی است: اگر قرار باشد ماهواره در ارتفاعی پایین تر قرار بگیرد، شما نیاز دارید که بشقاب گیرنده امواج خود را مناسب با حرکت ماهواره در مدار تغییر دهید.

مدار زمین ثابت در ارتفاع ۳۵ هزار و ۷۰۰ کیلومتری مداری است که در آن سرعت گردش ماهواره به دور زمین با دوره تناوب وضعی زمین یکی می شود. به عبارت دیگر ماهواره هر حدود ۲۴ ساعت یک بار زمین را دور می زند و در این مدت زمین نیز یک بار به دور خود می چرخد و در نتیجه از دید ما که روی زمین قرار داریم، ماهواره همواره در یک نقطه از آسمان ثابت قرار گرفته است. این همان نقطه ای است که ما گیرنده خود را به سمت آن ثابت می‌کنیم.

مدار زمین ثابت دقیقا همان مداری است که ماهواره‌های مخابراتی تلویزیونی قرار دارند و شما برای دریافت آن‌ها، بشقاب‌دریافت کننده روی بام خود را به سوی آن‌ها نشانه می‌روید.

مدار زمین ثابت در رده مدارهای مرتفع به شمار می‌رود. به همین دلیل زمان تاخیر میان گیرنده، فرستند و ماهواره عملا ثابت و غیر قابل تغییر است.

ماهوراه بیشتر، سرعت بیشتر

راه حل ساده که اکنون بسیاری از شرکت ها به دنبال آن هستند کاهش ارتفاع ماهواره ها است تا بتوانند این زمان رفت و برگشت داده را کاهش دهند؛ اما کاهش مدار به معنی تغییر موقعیت لحظه ای ماهواره خواهد بود. بنابراین اگر شما بخواهید پوشش دایمی برای کاربران خود با استفاده از مدارهای پایین داشته باشید چاره ای جز این ندارید که تعداد ماهواره های خود را افزایش دهید و از ساختار شبکه‌ای نظیر ماهوراه‌های جی پی اس استفاده کنید.

مشکل دیگر در بخش رایج ماهواره های اینترنتی موجود محدودیت داده و سرعت دریافت و ارسال است. دلیل این مساله هم بار دیگر به معدود بودن ماهواره ها بازمی گردد. هر ماهواره بر مبنای ساختار فنی خود توانایی و حد مشخصی برای پهنای باند خود دارد و در زمانی که تعداد ماهواره ها اندک است همه مشتریان باید از یک ماهواره استفاده کنند. به عبارت دیگر این پهنای باند باید بین همه تقسیم شود و همین هم باعث ضرورت قرار دادن محدودیت هایی در پهنای باند می شود.

راه حل این مشکل نیز به نظر ساده است. بهبود فناوری ارتباطی و افزایش تعداد ماهواره‌ها.

برای اینکه دیدی از وضعیت متوسط فعلی اینترنت‌های ماهواره‌ای داشته باشید که با وجود اینکه ماکزیمم نرخ داونلینک ۱۰۰۰Gbit/s  و بیشینه انرخ آپلینک ۱۰۰۰ Mbit/s است اما به طور متوسط کاربران نرخ دانلینک ۱ Mbit/s و نرخ دانلینک ۲۵۶ Kbit/s را تجربه می‌کنند.

پرچم‌داران نسل تازه اینترنت ماهوار‌ه‌ای

تقریبا همه غول های فناوری ارتباط که می‌شناسید، پروژه‌ای برای ایجاد شبکه دسترسی اینترنت ماهواره‌ای در دست اجرا یا بررسی دارند.

اگر خاطرتان باشد چند سال پیش فیسبوک قصد داشت ماهواره اینترنتی خود را با هدف در اختیار دادن بسته کوچکی از داده و عمدتا ایجاد دسترسی مستقیم به فیسبوک با کمک اسپیس – ایکس به مدار بفرستد که این ماهواره در هنگام پرتاب منفجر شد.

شرکت گوگل مدت‌ها است که در کنار پروژه اینترنت بالنی خود پروژه اینترنت ماهواره‌ای با نام OneWeb   را دنبال می‌کند. مطابق طرح‌های اعلام شده فاز اول این پروژه منظومه‌ای ۶۵۰ ماهواره‌ای را شامل می‌شود که از پایان سال جاری به تدریج در مدارهایی به ارتفاع حدود ۱۲۰۰ کیلومتر قرار خواهند گرفت.

در حال حاضر حدود دو هزار ماهواره عملیاتی در مدار قرار دارند و هر یک از این سه پروژه به تنهایی بیش از ده برابر تعداد ماهواره های موجود را به مدار اضافه خواهند کرد.

مطابق این ایده در فازهای بعدی تعداد این ماهواره‌های چهار برابر خواهد شد تا منظومه‌ای کامل را بر فراز زمین تشکیل دهند.

کوییپر و استارلینک

شرکت آمازون امسال پروژه ای به نام کوییپر را مطرح کرد. بر اساس این پروژه در نهایت ۳۲۳۶ ماهواره در مدار قرار خواهند گرفت این ماهواره ها در سه پوسته مختلف و در ارتفاع های ۵۹۰، ۶۱۰ و ۶۳۰ کیلومتری و در ۹۸ صفحه مداری مختلف قرار خواهند داشت.

شاید از بین این غول‌های فناوری پیشروترین آن‌ها  در زمینه اینترنت ماهواره‌ای اسپیس ایکس باشد که پروژه استارلینک خود را آغاز کرده است. این شرکت تا کنون دو سری پرتاب منظومه های ماهواره ای خود را با کمک پیشران های اختصاص خود انجام داده است.

بر اساس ایده ایلان ماسک، پروژه استارلینک، که از نظر کسب مجوزهای لازم از سازمان جهانی ارتباطات و همچنین مجوزهای پرتاب هم جلوتر از باقی رقبا قرار دارد،   در پایان فاز اول که پرتاب های آن از ماه نوامبر آغاز شده و تا نیمه دهه ۲۰۲۰ ادامه خواهد یافت، قرار است ۱۲ هزار ماهواره در سه پوسته و ارتفاع جای بگیرند که شامل حدود ۱۶۰۰ ماهواره در ارتفاع ۵۵۰ کیلومتری، ۲۸۰۰ ماهواره در مداری به ارتفاع ۱۱۵۰ و در نهایت ۷۵۰۰ ماهواره در مدار کم ارتفاع ۳۴۰ کیلومتری خواهد بود.

اسپیس ایکس در نظر دارد این عدد را در فاز دوم خود به ۴۲ هزار ماهواره برساند.

این شرکت با استفاده از پرتابگرهای خود در هر پرتاب یک کاروان ۶۰ تایی را عازم مدار می کند. نخستین پرتاب که البته آزمایشی بود و برای بررسی ویژگی هیا مدرای و روند کاهش مداری صورت گرفت در ۲۴ ماه می اتفاق افتاد و اولین پرتاب رسمی ماهوراه‌های عملیاتی از ۱۱ نوامبر آغاز شده است و قرار است با تناوب زمانی کوتاهی (احتمالا هر دو هفته یک بار) با اعزام کاروان های ۶۰ ماهواره ای ادامه یابد.

از زمان نخستین ارسال آزمایشی رصدگران آسمان شب به طور منظم می تواسنتند کاروان ماهوراه های استارلینک را در آسمان مشاهده کنند و به زودی – اگر این پروژه ادامه پیدا کند – تقریبا هر شب شما می توانید بارها شاهد گذرهای کاروان های مختلف استار لینک با چشم غیر مسلح در آسمان باشید.

برای اینکه اندکی عظمت این عددها در مقایسه با وضعیت فعلی را درک کنیم بد نیست به یاد داشته باشیم که در حال حضار حدود دو هزار ماهواره عملیاتی در مدار قرار دارند و هر یک از این سه پروژه به تنهایی بیش از ده برابر تعداد ماهواره های موجود را به مدار اضافه خواهند کرد.

آیا باید از اینترنت ماهواره‌ای آینده نگران بود

بعید است کسی بتواند از مزایایی که چنین دسترسی به اینترنت برای مردم به ارمغان می‌آورد چشم پوشی کرده یا آن را انکار کند. اما این نکات مثبت را باید بدون هیجان زده شدن مطالعه کرد و همزمان نگاهی هم به نیمه خاکستری این داستان انداخت.

نباید فکر کرد که این توسعه دسترسی به اینترنت پرسرعت و با کیفیت اینترنتی که جهان شمول خواهد بود رایگان به دست می آید. این شرکت‌ها در نهایت شرکت‌های خصوصی هستند که محصولی ویژه را برای مشتریان ارائه می کنند. برای همین اگرچه ممکن است در مواردی خاص از این ساختارهای برای مقابله با محدودیت های دولتی بر دسترسی به اینترنت آزاد استفاده شود اما نباید این موضوع را اصلی ترین دغدغه این شرکت ها دانست و باید آن را در قالب مدل اقتصادی و تجاری آن‌ها بررسی کرد.

ایده اینترنت آزاد و رایگان زمانی ممکن است واقعیت یابد، که یا نهادهای بین المللی بخشی از هزینه های چنین منظومه‌هایی را متقبل شوند و یا سود ناشی از محصولات مبتنی بر وب برای آن ها از فروش اینترنت به طور عام پیشی بگیرد.

آینده نامعلوم اینرتنت ماهواره ای

توسعه اینترنت ماهواره‌ای با استفاده از منظومه های پر تعداد ماهوره‌ها مدار پایین، نگرانی‌های عمده ای را هم به وجود آورده است.

نخستین مورد درباره تغییری است که این شرکت‌ها در فضای زیست انسان معاصر می‌دهند. ارائه خدمات اینترنت ماهواره‌های در رقابت میان شرکت ها ممکن است منجر به نقض بی‌طرفی اینترنت شود. از سوی دیگر نگرانی مهمی از قدرت گرفتن این شرکت‌ها – که فاقد ساز و کار دموکراتیک هستند و بر مبنای منافع مالی و عقیدتی بانیان یا سهام داران اداره می شوند – وجود دارد. آیا این شرکت ها در عمل نیز به کاهش شکاف دیجیتال کمک می کنند یا در ارائه دسترسی به بستر اینترنت و داده طبقه بندی اجتماعی شکل خواهند داد.

آیا آن‌ها برای حفظ بازار خود در کشورهای مختلف حاضر خواهند بود با دولت‌های سرکوبگر مماشات کرده و دسترسی مشترکان خود در این کشورها را محدود به خواست و نیاز دولت‌ها کنند.

تجربه چنین مواردی به وفور وجود دارد. برای مثال پیش از ۲۰۱۰ گوگل اجازه داشت با حفظ سانسور در چین فعالیت کند که در این سال از حضور در بازار چین انصراف داد. نمونه شاید مضحک دیگری از این مورد را می توان در تلاش های مارک زاکربرگ دید که در مسر تلاشهای خود برای ارائه فیس بوک در چین در سفر به پکن در زیر هوای آلوده و غبار آلوده این شهر عکس های خود را در حال دویدن منتشر کرد، یا وقتی دخترش به دنیا آمد از رییس جمهور چین خواست که برای او نام انتخاب کند (که او قبول نکرد) و یا اینکه هر وقت خبرنگارهای چینی از دفترش بازدید می کند نسخه هایی از کتاب رییس جمهور چین به نام دولت چین را روی میز کارش می گذارد و در مصاحبه های خود تاکید می کند که این کتاب را برای همه همکارانش خریده تا آن ها با ایده سوسیالیزم با طعم چینی آشنا شوند[۱].

بدین ترتیب این نگراین وجود دارد که این توسعه اگر زیر نظر نباشد و مراقبت لازم از آن صورت نگیرد به جای آنکه به دسترسی آزاد اطلاعات و کاهش شکاف دیجیتال کمک کند نقش معکوسی را بازی کند.

آلاینده‌های فضای نزدیک زمین

نگرانی دیگر که از هم اکنون که از زمان پرتاب ۶۰ ماهواره آزمایشی استارلینک جامعه علمی با آن مواجه شده است، آلوده شدن آسمان با حضور ماهوراه هایی است که اگر با این تعداد و این حجم و در این مدارهای پایین اضافه شوندف امکان رصد دقیق آسمان را از ستاره شناسان سلب خواهند کرد.

تصویر زیر که توسط Eckhard Slawik در آلمان تهیه شده است تصویری ترکیبی از ۳۰۰ تصویر با نوردهی ۱۳ ثانیه ای در بازه ۷۰ دقیقه است که در آن می توان رفت و امد پر تعداد ماهواره‌ها را مشاهده کرد. این تصویر در سال ۲۰۱۸ و قبل از پرتاب استارلینک تهیه شده است.

تصویر دیگر در زیر تصویری است که رصدخانه (Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO در بامداد ۱۸ نوامبر از منطقه ابرهای ماژلانی تهیه کرده است. خطوطی که در این تصویر می بیند گذر کاروان استارلینک است. و این تازه زمانی است که ۶۰ ماهواره از این منظومه به مدار رفته است.

شما هم می توانید گذر استارلینک را زا فراز شهرهای خود مشاهده کنید. برای دسترسی با ساعت گذر این ماهوراه هیا می توانید به وب سایت heavens-above مراجعه کنید و با وارد کردن نام شهر خود زمان گذر این کاروان را به دست آورده و آن ها را رصد یا از آن عکاسی کنید.

ما این حجم از ماهواره‌های کوچک در مدار‌های پایین و در نتیجه پرسرعت، تنها مشکلش برای ستاره شناسان نیست. تنها در نظر گرفتن همین سه پروژه، گوگل، آمازون و اسپیس ایکس، و با فرض واقعیت یافتنشان، مدارهای کم ارتفاه را با چندین هزار ماهواره پر می کنند.

این ترافیک بالا خطری جدی برای سایر ماهواره ها و پرتاب های بعدی ایجاد می کند و برای مثال ممکن است به طور جدی احتمال برخورد میان این ماهوراه ها و سایر پرتابه ها و زباله های فضایی را افزایش دهد. اتفاقی که به نوبه خود منجر به ایجاد ابر و توده ای از زباله های فضایی تازه می شود که می توانند سایر ماهواره ها و حتی ساختارهایی نظیر ایستگاه بین المللی فضایی را با بحران مواجه کنند.

ارتفاع پایی این ماهوراه ها آن‌ها را به هدف های ساده یا برای دولت های احیانا متخاصم بدل می کند و استفاده از ساختارهای ضد ماهواره علیه آن ها ممکن است موجی از زباله های فضایی را ایجاد کند.

به همین دلیل این مورد از پیشرفت فناوری از جمله مواردی است که باید آن را با اشتیاقی احتیاط آمیز دنبال کرد. اگر قرار باشد این ایده‌ها عملی شود سوال‌های مهمی را باید پاسخ داد. از جمله اینکه تا چه حد بخش خصوصی حق ایجاد چنین تغییرهای بنیادی را در فضای اطراف سیاره دارد؟ آیا نهادی بر رفتار این بخش نظارت خواهد داشت؟ آیا لازم است حقوق فضا بازنگری شود؟ مرجع حل اختلاف در این موارد کجا خواهد بود و بسیاری دیگر.

اما تا آن زمان و تا زمانی که هنوز فرصت هست به تماشای آسمان برویم و از دیدن منظره‌ای به وجد آییم که شاید نسل بعد از ما به این سادگی به آن دسترسی نداشته باشد.

[۱] Lanchester, J., 2019. Document Number Nine. Review of The Great Firewall of China: How to Build and Control an Alternative Version of the Internet by Griffiths, J. and We Have Been Harmonised: Life in China’s Surveillance State by Strittmatter, K. London Review of Books [Online] vol. 41 no. 19 pp. 3-10. Available from https://www.lrb.co.uk/v41/n19/john-lanchester/document-number-nine [Accessed 2 December 2019].