Starlink

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Starlink ist ein vom US-Raumfahrtunternehmen SpaceX unter Elon Musk und Gwynne Shotwell geplantes weltumspannendes Satellitennetzwerk, das ab Ende 2020[veraltet] Internetzugang in Nordamerika bieten soll, 2021 dann fast weltweit.[1] Mittlerweile befinden sich mehr als 650[2] Starlink-Satelliten im Erdorbit, womit SpaceX der weltweit größte kommerzielle Satellitenbetreiber ist.[3] Insgesamt bestehen bis zum Jahr 2027 befristete Genehmigungen für den Start von maximal 11.927 Satelliten[4] sowie Anträge von SpaceX für nochmals bis zu 30.000 Satelliten. Das entspricht zusammengenommen dem fünffachen aller von 1957 (Sputnik 1) bis 2019 gestarteten Satelliten.[5][6]

Geplante Netzstruktur

In einer ersten Ausbaustufe sind bis zu 1.584 Satelliten in 550 Kilometer Höhe vorgesehen, bei der je 22 Satelliten auf 72 Bahnebenen mit 53° Inklination verteilt werden. Im zweiten Schritt sollen bis zu 2.825 weitere Exemplare in 540–570 km Höhe folgen.[7] Im dritten Schritt möchte SpaceX bis zu 7.518 Satelliten in Polarorbits in 340 Kilometer Höhe befördern. Die Anträge für 30.000 zusätzliche Satelliten beziehen sich auf Bahnhöhen von 328 bis 580 Kilometer. Vorteile der geringen Höhe sind kurze Signallaufzeiten in den Datenverbindungen der Nutzer, bei den beiden niedrigeren Orbits auch eine selbstständige Entfernung des Weltraummülls nach eventuellem Ausfall der Manövrierfähigkeit eines oder mehrerer Satelliten.

Die Satelliten geben ihre Zuständigkeit für ein Gebiet kontinuierlich an andere Satelliten weiter.[8][9] Untereinander sollen die Satelliten mit einer Laserlink genannten Technologie vernetzt werden, Daten somit ohne Kontakt zu einer Bodenstation austauschen können.[10]

Durch das System soll Hochgeschwindigkeitsinternet (laut veralteten Dokumenten von 2016 mit bis zu 1 Gbit/s pro Nutzer) zur Verfügung gestellt werden.[11] Die nutzbare Gesamtkapazität des Systems soll bei etwa 1 Terabit/s je 60 Satelliten liegen, was etwa 3.300 Gigabyte/s in der ersten Ausbaustufe entspricht. Ab 1.000 Satelliten soll es wirtschaftlich profitabel sein.[12]

Satellitentechnik

Zwei Stapel mit insgesamt 60 Starlink-Satelliten auf einer Falcon‑9-Oberstufe

Die Starlink-Satelliten haben (zumindest gesichert in der ersten Generation) eine vergleichsweise ungewöhnliche, extrem flache Bauform. Dadurch können sie beim Start aufeinandergestapelt werden, was im Vergleich mit herkömmlichen Starthalterungen Gewicht und Platz einspart. Die Satelliten verwenden vier Phased-Array-Antennen und einen Hallantrieb mit Kryptongas, das preiswerter als das üblicherweise genutzte Xenon ist. Mittels optischer Sensorik und Zugriff auf die Weltraumobjektdatenbank des North American Aerospace Defense Command sollen die Starlink-Satelliten selbständig Weltraummüll ausweichen können. Die Lebensdauer der ersten Satellitengeneration ist auf fünf Jahre ausgelegt; danach sollen weiterentwickelte Satelliten zum Einsatz kommen.[13][12]

Die Datenübertragung erfolgt in Ku- und Ka-Frequenzbändern.[14] Als Kommunikationsbandbreite der ersten Satellitengeneration gab Elon Musk etwa 33–66 Gigabit pro Sekunde und Satellit an. Wegen geographischer Gegebenheiten ist nur ein Teil davon nutzbar.[12]

Technische Daten der Starlink-Satelliten
Kenngröße Version 0.9[15] Version 1.0[14]
Beschreibung Flat-panel Design
Stromversorgung 1× Solararray
Masse 227 kg 260 kg
Bahnregelung und Wiedereintritt Hallantriebe mit Kryptongas
Lagekontrolle 1× Reaktionsrad
Ausrichtung Star Tracker
Kommunikation zusätzlich 1× Ka-Band-Antenne
Verglühen der Komponenten beim Wiedereintritt 95 % 100 %

Endgeräte

Für die Nutzer des Systems produziert SpaceX eigene Terminals. Diese besitzen eine auf einem Stab montierte, mit Elektromotoren mechanisch ausgerichtete und elektronisch nachgeführte Phased-Array-Antenne mit 48 cm Durchmesser. In den USA erhielt das Unternehmen im März 2020 eine Generallizenz für den Betrieb von einer Million dieser Geräte.[16]

Ausbau

Am 22. Februar 2018 brachte eine Falcon 9 neben dem spanischen Erdbeobachtungssatelliten Paz auch die beiden Starlink-Test-Satelliten Tintin A und Tintin B ins All. Die beiden Satelliten sind 1,1 Meter × 0,7 Meter × 0,7 Meter groß und wiegen 400 Kilogramm. An Bord haben sie einen Steuerungscomputer, einen Antrieb, Systeme zur Positions- und Lageregulierung sowie Kommunikationssysteme für die Kommunikation der Satelliten untereinander.[8] Sie kommunizierten mit insgesamt sieben Bodenstationen, und zwar immer nur für etwa eine Viertelstunde pro Tag, um den sonstigen Funkverkehr nicht zu stören. Der Test sollte etwa 20 Monate laufen.

Orbitmanöver der ersten 6×60 Satelink-Satelliten, November 2019 bis April 2020 (animierte Grafik)

Eine Vorserie[17] von 60 Satelliten wurde im Mai 2019 gestartet. Bei diesen Prototypen fehlen noch die geplanten Laser-Interlinks, die für Ende 2020 angekündigt wurden.[18][19] Sie wurden in 440 km Höhe ausgesetzt;[20] von dort bewegten sich 53 der Satelliten mit eigenem Antrieb in ihre Zielumlaufbahn bei 550 km.[21] Drei der 60 Satelliten wurden im Juni 2019 aufgegeben, nachdem der Funkkontakt verloren gegangen war.[22]

Im Mai 2019 stellte Elon Musk in Aussicht, dass das Starlink-Netz in Minimalbetrieb gehen könne, wenn die nötige Infrastruktur am Boden aufgebaut sei und mindestens sieben mal 60 Satelliten erfolgreich gestartet worden seien. Für einen Vollbetrieb seien zahlreiche weitere Starts nötig.[23] Im April 2020 präzisierte er den Betriebsbeginn im Rahmen einer Beta-Phase für den Sommer 2020 mit kleinerem, weitere drei Monate später mit größerem Nutzerkreis.[24]

Ab der zweiten Ausbaustufe sollen die Starts mit der neuen Rakete Starship und Super Heavy anstatt der Falcon 9 erfolgen.[25] Das Starship wird voraussichtlich mit jedem Flug 400 Starlink-Satelliten ins All transportieren können.[26]

Ähnliche Systeme

Neben SpaceX arbeiten auch OneWeb, Telesat und Amazon (Projekt Kuiper) an Breitband-Internetkonstellationen. OneWeb plant ein Netzwerk aus 588 Satelliten,[27] bei Telesat sind mindestens 292 Satelliten vorgesehen[28] und bei Amazon 3236.[29]

Kritik

Starlink-Satelliten einige Stunden nach dem Start am 24. Mai 2019 über Pembrokeshire

Weltraumschrott

Ein großer Kritikpunkt an den Systemen ist die mögliche Entstehung und Anhäufung von Weltraumschrott.[30] Die US-amerikanische Aufsichtsbehörde Federal Communications Commission (FCC) will Satellitenbetreiber künftig dazu verpflichten, Satelliten nach Ablauf ihrer Lebensdauer wieder aus dem Orbit zu holen.[31] Die Starlink-Satelliten sollen über genügend Treibstoffreserven verfügen, um sie am Ende ihrer Nutzungsdauer wieder aus der Umlaufbahn zu entfernen – vorausgesetzt, bis dahin tritt kein technischer Defekt auf. Bei den rund 9000 für niedrige Umlaufbahnen vorgesehenen Satelliten genügt bereits die atmosphärische Reibung, um sie nach einem Ausfall der Steuerung innerhalb von fünf Jahren zurück auf die Erde stürzen zu lassen.[32] Durch eine niedrige Aussetzhöhe (der Zielorbit wird mit eigenem Antrieb erst nach Monaten erreicht) verglühen Satelliten, die von Anfang an eine Funktionsstörung aufweisen, besonders schnell.

Am 20. Februar 2020 trat Starlink-46 als erster Satellit der Konstellation absichtlich wieder in die Erdatmosphäre ein, gefolgt von Starlink-1220 am 9. März 2020 und Tintin B am 8. August 2020.

Störung des Nachthimmels und der Astronomie

Starlink über dem Rathaus in Tübingen

Satelliten in einigen hundert Kilometern Höhe können in den Stunden vor der Morgen- und nach der Abenddämmerung sichtbar sein. Die erste Serie von 60 Starlink-Prototypen erschien in den Tagen nach dem Start überraschend hell am Himmel. Astronomen äußerten daraufhin die Befürchtung, dass große Konstellationen wie Starlink das Bild des Nachthimmels prägen und Beobachtungen mit optischen Teleskopen beeinträchtigen könnten. Außerdem könnten die zur Datenkommunikation eingesetzten Funksignale radioastronomische Beobachtungen stören.[33] Ob und in welchem Ausmaß solche Probleme tatsächlich auftreten werden, ist noch unklar. SpaceX arbeitet mit Astronomieverbänden wie der American Astronomical Society zusammen, um die möglichen Auswirkungen zu minimieren.[34] Beim Start Starlink L2 im Januar 2020 erhielt einer der Satelliten (Starlink-1130 "Darksat") testweise eine dunklere Oberfläche, die aber zu Problemen im Thermomanagement des Satelliten führte.[35] Beim Start Starlink L7 wurde ein Satellit (Starlink-1436 "VISOR") mit einem Sonnenvisier ausgestattet, um das Sonnenlicht abzuschirmen und dadurch eine geringere Helligkeit des Satelliten am Nachthimmel zu erreichen. Ab dem neunten Start (August 2020) sollen alle neuen Starlink-Satelliten wesentlich dunkler erscheinen.[36] Außerdem möchte SpaceX auf ursprünglich geplante Bahnen der zweiten Ausbaustufe in 1100–1325 Kilometern Höhe verzichten und alle Satelliten unterhalb von 600 km platzieren, was deren Sichtbarkeit bei Nacht verringert und die Verweildauer defekter Satelliten stark reduziert.[37]

Startliste

Stand: 3. September 2020

Lfd. Nr. Datum (UTC) Rakete Startplatz Anzahl Satelliten Version Orbit ca. 1 Anmerkungen
Testsatelliten
– 22. Februar 2018, 14:17 Falcon 9 VAFB 2 - ca. 520 × 500 km,
97,5° 		Tintin A und Tintin B
Testsatelliten
– 24. Mai 2019, 02:30[38] Falcon 9 CCAFS 60 v0.9 550 km, 53° Aussetzhöhe 440 km; Prototypen mit eingeschränkter Funktionalität[39][40]
Erste Ausbaustufe (1584 Satelliten)
1 11. November 2019, 14:56[41] Falcon 9 CCAFS 60 v1.0 550 km, 53° Aussetzhöhe 280 km; erstmalige Wiederverwendung der Nutzlastverkleidung[42]
2 7. Januar 2020, 2:19 Falcon 9 CCAFS 60 v1.0 550 km, 53° Aussetzhöhe 290 km; einer der Satelliten wurde testweise mit einer dunkleren Oberfläche versehen, um die Albedo zu reduzieren.[43]
3 29. Januar 2020, 14:06 Falcon 9 CCAFS 60 v1.0 550 km, 53° Aussetzhöhe 279 × 292 km; 3 Bahnebenen.
4 17. Februar 2020, 16:05 Falcon 9 CCAFS 60 v1.0 550 km, 53° Aussetzhöhe 213 × 386 km; 3 Bahnebenen.
5 18. März 2020, 12:16 Falcon 9 KSC 60 v1.0 550 km, 53° Aussetzhöhe 212 × 386 km; 3 Bahnebenen
6 22. April 2020, 19:30 Falcon 9 KSC 60 v1.0 550 km, 53° Aussetzhöhe 212 × 386 km; 3 Bahnebenen
7 4. Juni 2020, 01:25 Falcon 9 CCAFS 60 v1.0 550 km, 53° ein "VisorSat"
8 13. Juni 2020, 09:21 Falcon 9 CCAFS 58 v1.0 550 km, 53° Sekundärnutzlast: SkySat 16, 17 und 18 von Planet Labs[44], erster Kunde des Smallsat Rideshare Programs
9 7. August 2020, 05:12 Falcon 9 KSC 57 v1.0 550 km, 53° Aussetzhöhe 388 × 401 km; Sekundärnutzlast: BlackSky Global 7 und 8. Alle Starlink-Satelliten mit Sonnenblende
10 18. August 2020, 14:31[45] Falcon 9 CCAFS 58 v1.0 550 km, 53° Aussetzhöhe 210 × 390 km; Sekundärnutzlast: Skysat 19, 20 und 21
11 3. September 2020, 12:46[veraltet] Falcon 9 KSC 60 v1.0 550 km, 53°
▲ gestartet         geplant ▼
12 September 2020[veraltet] Falcon 9 KSC 60 v1.0
13 September 2020[veraltet] Falcon 9 KSC 60 v1.0
2020–2021[veraltet][46]
1–2 Starts pro Monat[47][48] 		Falcon 9 Florida ≤ 60 ? 550 km, 53° ggf. mit Sekundärnutzlasten im Rahmen des Smallsat Rideshare Program
1 
Höhe und Neigung der Zielumlaufbahn der Satelliten. Ab Flug 1 werden sie in geringerer Höhe ausgesetzt und bewegen sich mit eigenem Antrieb in den Zielorbit.
Commons: Starlink – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ SpaceX seeks regulatory changes as it gears up for Starlink broadband service. Geekwire, 28. April 2020.
  2. ↑ Coco Huang: SpaceX Sets Record With Latest Launch. Los Angeles Business Journal, 18. August 2020, abgerufen am 24. August 2020 (englisch).
  3. ↑ SpaceX successfully launches 60 more Starlink satellites but misses boosteer landing. TechCrunch, 17. Februar 2020.
  4. ↑ SpaceX’s first batch of Starlink satellites already in Florida for launch debut. In: Teslarati. 30. April 2019, abgerufen am 30. April 2019.
  5. ↑ Caleb Henry: SpaceX submits paperwork for 30,000 more Starlink satellites. In: Spacenews. 15. Oktober 2019, abgerufen am 15. Oktober 2019.
  6. ↑ Eric Mack: SpaceX looks to rule space with 30,000 more satellites. cnet, 15. Oktober 2019.
  7. ↑ Application for Fixed Satellite Service by Space Exploration Holdings, LLC. SpaceX-Frequenzantrag SAT-MOD-20200417-00037 vom 17. April 2020.
  8. ↑ a b Starlink: SpaceX testet Internetsatelliten - Golem.de. Abgerufen am 19. Februar 2018.
  9. ↑ Attachment Technical Informatio SAT-MOD-20181108-00083. Federal Communications Commission, 8. November 2018, abgerufen am 10. Februar 2019.
  10. ↑ Stephen Clark: SpaceX plans to launch “dozens” of Starlink test satellites this month. In: Spaceflight Now. 7. Mai 2019, abgerufen am 8. Mai 2019.
  11. ↑ SpaceX: Application for Approval for Orbital Deployment and Operating Authority for the SpaceX NGSO Satellite System. Federal Communications Commission (FCC), 15. November 2016, S. 5, abgerufen am 23. April 2020 (englisch).
  12. ↑ a b c Caleb Hebry: Musk says Starlink “economically viable” with around 1,000 satellites. In: Spacenews. 15. Mai 2019, abgerufen am 16. Mai 2019.
  13. ↑ Chris Gebhardt: First Starlink mission to be heaviest payload launch by SpaceX to date. Nasaspaceflight.com, 16. Mai 2019; ergänzende Twitternachricht, ergänzende Twitternachricht.
  14. ↑ a b Starlink Mission press kit (Launch November 2019). In: spacex.com. SpaceX, 9. Januar 2020, abgerufen am 9. Januar 2020 (englisch).
  15. ↑ Starlink Mission press kit (Launch May 2019). In: spacex.com. SpaceX, 9. Januar 2020, abgerufen am 9. Januar 2020 (englisch).
  16. ↑ Liam Tung: Elon Musk's SpaceX: Now 1 million Starlink user terminals OKed for US internet service. ZDNet, 24. März 2020.
  17. ↑ Spacex: 60 Starlink-Satelliten sind startbereit. In: Golem.de. 12. Mai 2019, abgerufen am 14. Juni 2019: „Allerdings kündigte SpaceX schon zuvor an, dass es sich bei den ersten 75 Satelliten noch um eine Version mit eingeschränkter Funktion handeln soll.“
  18. ↑ Kenneth Chang: SpaceX Launches 60 Starlink Internet Satellites Into Orbit. In: nytimes.com. 23. Mai 2019, abgerufen am 18. Juni 2019 (englisch).
  19. ↑ Jackie Wattles: Here's what you need to know about SpaceX's Starlink internet service. In: CNN Business. Abgerufen am 7. November 2019.
  20. ↑ Caleb Henry: SpaceX launches 60 Starlink satellites, begins constellation buildout. In: Spacenews. 24. Mai 2019, abgerufen am 24. Mai 2019.
  21. ↑ Space-Track.org, abgerufen am 6. September 2019.
  22. ↑ Caleb Henry: Contact lost with three Starlink satellites, other 57 healthy. In: Spacenews. 1. Juli 2019, abgerufen am 1. Juli 2019.
  23. ↑ Twitter-Nachricht von Elon Musk, 12. Mai 2019.
  24. ↑ Twitter-Nachricht von Elon Musk, 23. April 2020.
  25. ↑ Twitter-Nachricht von Elon Musk, 23. Dezember 2018.
  26. ↑ Michael Sheetz: SpaceX wants to land Starship on the moon within three years, president says, with people soon after. 27. Oktober 2019, abgerufen am 29. Oktober 2019 (englisch).
  27. ↑ OneWeb plans April launch break to tweak satellite design. In: Spacenews. 6. Februar 2020, abgerufen am 3. Mai 2020.
  28. ↑ Telesat says ideal LEO constellation is 292 satellites, but could be 512. In: Spacenews. 11. September 2018, abgerufen am 10. Februar 2019.
  29. ↑ Jetzt auch Amazon: Mit mehr als 3000 Satelliten Internet für fast alle Menschen. In: heise online. Abgerufen am 6. April 2019.
  30. ↑ Weltraumschrott: "Der neue Aspekt sind die Megakonstellationen". In: Golem.de. Abgerufen am 19. Februar 2018.
  31. ↑ Starlink: SpaceX darf über 7000 weitere Satelliten starten. In: WIRED. Abgerufen am 1. Dezember 2018.
  32. ↑ SpaceX revises internet satellite launch plan to minimize space debris. In: engadget.com. 11. September 2018, abgerufen am 10. Februar 2019.
  33. ↑ SpaceX’s Starlink satellites are clearly visible in the sky—and astronomers aren’t happy. In: MIT Technology Review. 28. Mai 2019, abgerufen am 14. Juni 2019.
  34. ↑ Korey Haynes: Global astronomy groups say they’re concerned about SpaceX’s Starlink. In: Astronomy.com. 11. Juni 2019, abgerufen am 13. Juni 2019 (englisch).
  35. ↑ Starlink Mission press kit (3rd launch). In: spacex.com. SpaceX, 6. Januar 2020, abgerufen am 6. Januar 2020 (englisch).
  36. ↑ Twitter-Nachricht von Elon Musk, 22. April 2020
  37. ↑ Twitter-Nachricht von Jonathan McDowell, 11. April 2020.
  38. ↑ Chris Gebhardt: Falcon 9 launches first Starlink mission – heaviest payload launch by SpaceX to date. In: Nasaspaceflight.com. 24. Mai 2019, abgerufen am 24. Mai 2019.
  39. ↑ Eric Ralph: SpaceX preps second $500M fundraiser as Starlink & Starship make progress. In: Teslarati. 17. April 2019, abgerufen am 18. Juni 2019.
  40. ↑ Frank Wunderlich-Pfeiffer: 60 Starlink-Satelliten sind startbereit. In: Golem.de. 12. Mai 2019, abgerufen am 18. Juni 2019.
  41. ↑ Static fire test of Falcon 9 complete—targeting 11/11 for launch of 60 Starlink satellites from Pad 40 in Florida. In: Twitter. SpaceX, 5. November 2019, abgerufen am 7. November 2019 (englisch).
  42. ↑ The fairing supporting this mission previously flew on Falcon Heavy’s Arabsat-6A missionpic.twitter.com/iTgqqtl1pW. In: Twitter. SpaceX, 5. November 2019, abgerufen am 7. November 2019 (englisch).
  43. ↑ Watch live as Falcon 9 launches 60 Starlink satellites to orbit. In: Twitter. SpaceX, 6. Januar 2020, abgerufen am 7. Januar 2020 (englisch).
  44. ↑ SpaceX launches first Starlink rideshare mission with Planet Labs. In: NASASpaceFlight.com. 12. Juni 2020, abgerufen am 13. Juni 2020 (amerikanisches Englisch).
  45. ↑ Stephen Clark: Live coverage: SpaceX launches more Starlink satellites on Falcon 9 rocket – Spaceflight Now. Abgerufen am 18. August 2020 (amerikanisches Englisch).
  46. ↑ Smallsat Rideshare Program. SpaceX, abgerufen am 29. August 2019. SpaceX-Pressemeldung vom 29. August 2019 via Twitter-Nachricht von Chris Bergin, Nasaspaceflight.
  47. ↑ Caleb Henry: SpaceX plans 24 Starlink launches next year. In: Spacenews. 10. September 2019, abgerufen am 10. September 2019.
  48. ↑ SpaceX plans to start offering Starlink broadband services in 2020. Spacenews, 22. Oktober 2019.
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