Technologie : La constellation Starlink transmet plus de 42 pétaoctets de données par jour !

Un ingénieur de SpaceX a révélé que le système laser de la constellation Starlink transmet plus de 42 pétaoctets de données par jour à ses clients, équivalant à 42 millions de gigaoctets.

Utilisant 9 000 lasers, SpaceX a réussi à desservir tous les utilisateurs de Starlink en deux heures, soulignant l’efficacité du système. Les liaisons laser sont cruciales pour réduire la latence et améliorer la couverture mondiale, permettant aux satellites de former un réseau maillé dans l’espace. Malgré les défis techniques, le système laser affiche un temps de disponibilité de plus de 99%, avec des liaisons atteignant des taux de transmission de 200 Gbps. SpaceX prévoit d’étendre cette technologie à des satellites tiers et d’explorer la possibilité d’envoyer directement les lasers vers des terminaux terrestres pour transmettre des données, bien que des études plus approfondies soient nécessaires.

Les satellites, en particulier ceux de Starlink exploités par SpaceX, se transforment en nouvelles tours de téléphonie mobile, permettant l’envoi et la réception de textes sur une connexion 4G/LTE entre téléphones mobiles via la dernière génération de satellites, appelée v2mini. D’autres entreprises telles qu’Amazon, Apple, AST SpaceMobile, Huawei et Lynk Global poursuivent des projets similaires. Starlink envisage d’offrir des services de messagerie textuelle à travers sa constellation de satellites à des abonnés de huit opérateurs de réseaux mobiles dans le monde, avec la possibilité d’étendre la couverture voix et données dans les années à venir.

Cette convergence entre satellites et stations de base cellulaires implique des antennes satellites plus grandes et une amélioration de la formation de faisceaux pour acheminer les appels à travers l’orbite. Les entreprises résolvent le défi complexe de faire des satellites en orbite basse la composante mobile du réseau, même si ces satellites se déplacent à des vitesses élevées. Les investissements dans des entreprises telles que Lynk Global et AST SpaceMobile reflètent l’intérêt croissant pour cette technologie.

Les clés de cette connexion entre téléphones et satellites résident dans l’agrandissement des antennes satellites pour les transformer en tours de téléphonie cellulaire, le vol à des altitudes plus basses, et l’amélioration de la formation de faisceaux pour diriger le signal de manière efficace. Les satellites deviennent plus petits et moins chers, ce qui, combiné à la baisse des coûts de lancement, permet la création de modèles commerciaux reposant sur des constellations de satellites en orbite terrestre basse.

Starlink, par exemple, utilise des antennes de 6,21 mètres carrés, mais prévoit de lancer des satellites encore plus grands pour la téléphonie cellulaire avec sa fusée Starship. L’amélioration de la formation de faisceaux permet aux satellites de communiquer efficacement avec les téléphones mobiles à la surface de la Terre. Les chercheurs envisagent également une répartition de la formation de faisceaux sur un plus grand nombre de satellites à l’avenir.

Bien que les services actuels soient limités, cette évolution marque une étape nécessaire vers des connexions plus sophistiquées. Les experts estiment que de nouvelles approches seront nécessaires pour rendre la technologie omniprésente à long terme, en particulier avec le développement potentiel de la 6G. SpaceX a reçu le feu vert pour tester la communication de ses satellites Starlink avec les téléphones portables. La Federal Communications Commission a approuvé la demande de la société d’Elon Musk de s’associer à T-Mobile pour un essai de six mois, qui impliquera environ 840 satellites et 2 000 dispositifs de test dans environ deux douzaines d’endroits.

Les opérateurs cellulaires sont impatients d’entrer dans l’ère des services par satellite, car ils représenteraient une aubaine pour les utilisateurs des régions éloignées dépourvues de tours cellulaires, mais des sociétés comme AT&T, Dish Network et Globalstar se sont inquiétées de la manière dont leurs services pourraient être perturbés. SpaceX, via sa constellation Starlink, a lancé six premiers satellites dotés de capacités « Direct to Cell », créant ainsi des « tours de téléphonie cellulaire dans l’espace ».

Ces satellites permettront aux opérateurs de réseaux mobiles, tels que T-Mobile, d’offrir un accès mondial transparent aux SMS, appels et navigation, sans nécessiter de modification matérielle ou logicielle des téléphones LTE standard. Comme dit précédemment, le lancement vise à éliminer les zones mortes et à fournir une connectivité dans des zones géographiques difficiles d’accès. T-Mobile a l’intention de démarrer prochainement des tests sur le terrain, commençant par la messagerie texte et envisageant ensuite d’intégrer la voix et les données au cours des années à venir.

Connectivité mobile avec Starlink Direct to Cell, dans la pratique

Un réseau cellulaire ou réseau mobile est un réseau radio réparti sur des zones terrestres appelées cellules, chacune desservie par au moins un émetteur-récepteur fixe, appelé site cellulaire ou station de base. Dans un réseau cellulaire, chaque cellule utilise un ensemble de fréquences différent de celui des cellules voisines, afin d’éviter les interférences et de garantir une largeur de bande à l’intérieur de chaque cellule.

Lorsqu’elles sont réunies, ces cellules assurent une couverture radio sur une vaste zone géographique. Cela permet à un grand nombre d’émetteurs-récepteurs portables (téléphones mobiles, téléavertisseurs, etc.) de communiquer entre eux et avec des émetteurs-récepteurs fixes et des téléphones n’importe où dans le réseau, par l’intermédiaire des stations de base.

En pratique, les utilisateurs de Starlink sur leur smartphone bénéficieront d’une connectivité de téléphonie mobile où qu’ils se trouvent. Si votre opérateur de télécommunications a assuré l’accès à Starlink, il sera compatible avec votre téléphone actuel. Ce service revêt une importance particulière dans les régions où la connectivité Internet fiable est limitée ou absente. De plus, sa capacité de déploiement rapide en fait une solution cruciale lors d’urgences, où l’infrastructure terrestre peut être indisponible, notamment en cas de catastrophe, offrant ainsi un accès vital à des ressources essentielles.

Lors du lancement, le premier étage du Falcon 9 est retourné sur Terre en seulement 8,5 minutes, réussissant son atterrissage sur le droneship Of Course I Still Love You dans l’océan Pacifique. L’objectif de Starlink est d’établir un réseau Internet par satellite couvrant la planète entière. Actuellement, plus de 5 100 satellites actifs ont été déployés, ce chiffre continuant d’augmenter à chaque lancement.

Les satellites Starlink Direct-to-Cell intègrent des modems avancés agissant comme des tours de téléphonie cellulaire dans l’espace. Ceci pourrait éliminer les zones mortes des services de téléphonie cellulaire au sol. De la même manière que les fournisseurs de réseaux collaborent avec d’autres partenaires internationaux pour offrir des services d’itinérance mondiale à leurs clients, ils pourront bientôt s’associer à Starlink pour proposer le service Direct to Cell à leurs utilisateurs.

L’initiative de Starlink visant à déployer des satellites dotés de capacités Direct to Cell pour créer des « téléphonie cellulaire dans l’espace » suscite des perspectives diverses. D’une part, l’idée de fournir une connectivité de téléphonie mobile dans des zones actuellement mal desservies, comme les parcs nationaux, est considérée comme louable. Elle offre la possibilité de résoudre les problèmes de connectivité dans des endroits éloignés, améliorant ainsi l’expérience des utilisateurs en déplacement.

Cependant, des interrogations et des préoccupations persistent. En premier lieu, la nécessité d’un nombre important de lancements pour avoir un impact significatif suscite des doutes. Le projet doit atteindre une envergure considérable pour couvrir efficacement des zones étendues, et le calendrier de mise en œuvre pourrait être un élément critique.

Il est également crucial d’évaluer la compétitivité de Starlink par rapport aux infrastructures de télécommunications existantes. Bien que la perspective de réduire les coûts et le temps d’installation soit mentionnée comme un avantage potentiel, la question de la coexistence avec d’autres fournisseurs de services et les éventuelles perturbations dans le secteur nécessitent une évaluation approfondie.

La coexistence des services Starlink Broadband et Starlink Cellular au sein du réseau soulève également des questions. La gestion efficace des ressources et de la bande passante entre ces deux services pourrait jouer un rôle crucial dans le succès du projet. Ainsi, le succès de ce nouveau projet d’Elon Musk dépendra de l’ampleur de sa mise en œuvre, de sa compétitivité par rapport aux infrastructures existantes et de la cohérence de la gestion des services proposés au sein du réseau Starlink.

Préoccupations environnementales liées à la multiplication des constellations de satellites en orbite basse

La pollution lumineuse

Les méga-constellations en orbite terrestre basse posent un certain nombre de problèmes environnementaux importants :

Pollution atmosphérique : lorsque les satellites des méga-constellations en orbite terrestre basse tombent en panne ou s’usent (entre peu de temps après le lancement et cinq ou dix ans plus tard), ils sont conçus pour se vaporiser lors de leur rentrée dans l’atmosphère. Ce processus libère des composés chimiques qui persistent dans la stratosphère et peuvent affecter le changement climatique et la couche d’ozone.8 Comme ces satellites défectueux sont constamment remplacés, la libération de polluants se poursuit.

Pollution spatiale : Lorsque les satellites des méga-constellations entrent en collision avec des débris spatiaux existants ou avec d’autres satellites et corps de fusée, ils produisent des dommages environnementaux de grande ampleur sous la forme de champs mortels de débris spatiaux à grande vitesse qui persistent pendant des décennies ou plus et polluent les orbites utilisées par d’autres. Ces risques augmentent avec la taille des méga-constellations, qui présentent beaucoup plus de risques de collision que les autres systèmes satellitaires, et toutes les collisions ne peuvent pas être évitées. Les compromis coût/sécurité qui privilégient l’utilisation d’un grand nombre de satellites peu coûteux et économiquement consommables plutôt que des satellites moins nombreux et plus fiables augmentent encore le risque : les satellites qui ne peuvent pas manœuvrer ne peuvent pas éviter les collisions.

Pollution lumineuse et radiofréquence : Ces nouvelles utilisations sans précédent de l’espace sont une source de perturbation pour la recherche scientifique essentielle qui repose sur l’astronomie optique et radio. Cette perturbation est due à la pollution lumineuse et radiofréquence émise par un grand nombre de satellites dans les constellations LEO. Les constellations LEO massives constituent également une menace pour la majesté du ciel nocturne, car d’innombrables traînées lumineuses visibles provenant d’un grand nombre de ces satellites remplissent le ciel, ce qui nuit à l’observation des étoiles et à l’astrophotographie.

Les risques de collision

SpaceX, par l’intermédiaire de ses constellations Internet par satellite Starlink, a déjà lancé 60 satellites en orbite terrestre basse (LEO) en mai 2021. Elle prévoit d’en lancer des milliers d’autres dans les années à venir dans le cadre de son projet de méga-constellation. OneWeb, Amazon et plusieurs autres entreprises spatiales privées ont des ambitions similaires.

En raison de la nature changeante de l’utilisation de l’espace extra-atmosphérique et des risques potentiels que les méga-constellations font peser sur la sûreté et la sécurité de l’espace extra-atmosphérique, il est important de définir les règles du jeu.

Les lancements non réglementés de méga-constellations rendent l’orbite terrestre basse trop encombrée pour fonctionner en toute sécurité. Cet encombrement augmente le risque de collision, notamment avec d’autres satellites actifs, des débris non suivis et des météoroïdes. Même une seule collision dans l’espace peut avoir des effets en cascade importants, créant de nouvelles collisions, car les collisions « donnent naissance à d’autres débris et entraînent d’autres collisions ».

Les nations spatiales et l’industrie spatiale devraient tirer des leçons des nombreux incidents évités de justesse qui se sont déjà produits avec des satellites uniques et des méga-constellations dans l’espace extra-atmosphérique. En 2018, les contrôleurs de mission de CryoSat-2, un satellite qui surveille avec précision les changements d’épaisseur des calottes glaciaires, ont dû manœuvrer leur satellite sur une orbite plus élevée pour éviter une collision avec un débris. En 2019, l’Agence spatiale européenne (ESA) a déplacé son satellite d’observation de la terre pour éviter qu’il n’entre en collision avec un satellite Starlink.

Le risque de collision, dans cet incident, a été estimé « dix fois plus élevé que le seuil nécessitant une manœuvre d’évitement de collision ». Si s’éloigner d’un débris est une pratique courante, l’industrie spatiale est encore en train d’apprendre à manœuvrer pour éviter une collision avec un satellite actif.

Pour ce faire, il faut que les opérateurs concernés disposent à tout moment de lignes directes de communication. Or, la communication actuelle entre les opérateurs se fait sur une base ad hoc et par le biais d’échanges de courriels. Cette situation n’est ni viable ni efficace, car l’espace extra-atmosphérique devient de plus en plus encombré, ce qui accroît de manière exponentielle le risque de collision.

Les évaluations universitaires révèlent également une image sombre de l’avenir de l’environnement en orbite. En utilisant le modèle d’évolution des débris de l’Agence spatiale européenne (ESA), les chercheurs ont testé la probabilité de collisions multiples de constellations de méga-satellites et ont identifié un « risque significatif lié aux débris non traçables ».

Les récentes révélations sur le système laser de la constellation Starlink offrent une perspective fascinante sur les capacités de communication avancées dans l’espace. Cependant, l’utilisation intensive de 9 000 lasers pour transmettre des données pourrait avoir des conséquences considérables en termes de consommation d’énergie et d’émissions associées, suscitant des préoccupations quant à la durabilité environnementale de cette technologie à grande échelle.

Par ailleurs, bien que la rapidité avec laquelle SpaceX parvient à desservir tous les utilisateurs de Starlink en deux heures soit impressionnante, elle soulève des interrogations sur la gestion équitable de la bande passante et la qualité de service individuelle. Sans une transparence accrue sur la distribution de la capacité entre les utilisateurs, il est difficile de déterminer dans quelle mesure cette efficacité apparente se traduit par une expérience utilisateur optimale.

Un autre aspect à considérer est la proposition d’extension de cette technologie à des satellites tiers. Elle soulève également des préoccupations quant à la standardisation, l’interopérabilité et la régulation. Des efforts concertés seront nécessaires pour éviter les conflits potentiels, les risques de sécurité, et garantir une utilisation responsable de cette technologie partagée.

Une étude approfondie et transparente est nécessaire pour évaluer les risques potentiels liés à cette proposition, et pour élaborer des protocoles garantissant la confidentialité et l’intégrité des données transmises vers la Terre.

Source : Vidéo