Зачем на Луне понадобилась сеть 4G и кто её построит?

В технологическом смысле, чтобы развернуть сеть 4G, нет особых затрат и сложностей. Однако возникает один вопрос — зачем на Луне потребовалось разворачивать именно 4G, а не сети следующего поколения.

На вопрос нет короткого ответа. Здесь политические и технологические сложности оказались весьма тесно связаны друг с другом. Собственно говоря, причины идентичны тем, что и в прокладке связи в любой зоне, где ее еще нет. Но в случае с Луной добавляются мотивы хайпа и политики. Шутка ли, запустить свой собственный интернет на спутнике Земли – это сенсация, достижение которое войдет в историю.

Итак, надо не забывать, что условия на Луне отличны от земных. На Земле 4G имеет более высокую пропускную способность, чем сети предыдущего поколения, они позволяют одновременно обеспечивать связью большее количество пользователей. Сравним: вышка 3G могла обеспечивать доступом к интернету около 60–100 абонентов, предоставлять им быструю, надёжную связь и относительно неплохой интернет. Но каждая вышка 4G LTE может обслуживать уже от 300 до 400 пользователей, предоставляя скорость в 5–7 Мб/с.

Главным поставщиком технологических решений на рынке 5G в целом на сегодня является китайский технологический гигант Huawei (который сейчас находится под санкциями со стороны США). Китай, как одного из геополитических противников США, не пригласили к участию в лунной миссии «Артемида», объединившей под эгидой NASA несколько десятков государств.

5G вышка.

Финский гигант Nokia оказался единственным технически готовым и лояльным к зарубежным миссиям и взглядам на жизнь промышленным объединением, ресурсов которого будет достаточно, чтобы создать на Луне сеть передачи данных. Компания уже сегодня строит сеть 5G в Великобритании. Именно Nokia должна заменить Huawei.

Впрочем, как бы там ни было, но строительство сетей 5G на Луне в ближайшей перспективе весьма проблематично. Потому что у NASA на этот случай нет не только корабля, но и стратегии развития сетей на Луне. Да и технология 5G тоже пока не готова к широкомасштабному развертыванию даже на Земле, не говоря уже за её пределами.

Аналитик агентства MForum Analytics Алексей Бойко пояснил, что есть определённые причины, по которым именно 4G/LTE выбрали в качестве основной технологии для Луны.

«Было бы правильным ориентироваться именно на 5G. Выбор в пользу LTE возможно объясняется тем, что в 4G хорошо отработаны технологии голосовой и видеосвязи VoLTE/ViLTE, а 5G — это пока что в основном мобильный интернет», — сказал Бойко.

Итак, они собрались на Луну. Что дальше?

Секторные антенны, передающие сигнал сотовой связи, размещаются на специальных конструкциях – мачтах. В отличие от условий на Земле, Луна – практически идеальное место для строительства сетей с высокой пропускной способностью. На спутнике Земли нет ни атмосферы, ни ветров, ни любых других погодных «аномалий», которые приходится учитывать при строительстве сотовых сетей на Земле.

Отсутствие любых атмосферных нагрузок на мачты, в верхней части которых установлены направленные антенны — пожалуй, единственный плюс при строительстве сетей на Луне. Настоящие сложности начнутся уже на этапе проектирования. Например, специалистам из Nokia предстоит решить, где размещать мачтовые наземные металлоконструкции высотой 10–100 м, которые обычно устанавливают на возвышенных зонах. Поверхность Луны гораздо сложнее с точки зрения рельефа, она усыпана кратерами, часть из которых будет поглощать излучаемый сигнал.

А до того, как начать настройку антенн, сначала нужно понять: как ведет себя лунный грунт, на какую глубину его можно бурить. На Земле мачты базовых станций крепятся к поверхности специальными стальными тросами, которые «заводят» в залитое бетоном основание — на Луне реализовать такое почти невозможно.

«Безвоздушная среда — это плюс с точки зрения распространения радиоволн, а вот рельеф — очевидный минус. Поэтому речь будет идти практически только о прямой видимости хотя бы одной приемопередающей антенны. Соответственно ставить их будет желательно на возвышенностях. Например, на краях кратеров. И поскольку на первых порах базовых станций будет немного, возможны ситуации "‎дыр в покрытии"‎, связанных с рельефом местности», — сказал аналитик агентства MForum Analytics Алексей Бойко.

Автономные базовые станции Nokia.

Сложнейшей задачей для радиоинженеров Nokia станет перепроектирование коммутационного оборудования, состав, габариты и конструкцию которого придётся практически полностью менять. Как отмечает аналитик агентства MForum Analytics Алексей Бойко, для лунной сотовой связи будет критичен каждый грамм веса оборудования.

«Объясняется это удаленностью Луны и высокой стоимостью доставки туда любого груза. То есть оборудование придется перепроектировать с тем, чтобы оно было как можно более легким. Во-вторых, оборудование придется защищать от космического излучения. Здесь есть два подхода — создание и использование специальной "радиационностойкой" электроники, более устойчивой, чем обычная, либо создание больших запасов легко заменяемых модулей, которые будут заменяться по мере выхода из строя используемых в данный момент. В известном фантастическом романе "Семиевие" для них уже придумали название — "витамины", посмотрим, приживется ли оно», — говорит Бойко.

В виду отсутствия атмосферы и перепадов температуры окружающей среды, следует подумать о способах охлаждения аппаратуры, а также о защите электроники от сверхнизких и сверхвысоких температур. Поэтому, только в силу этих причин можно с уверенностью утверждать, что создание решения лунной сотовой связи — это сложная задача и решать её предстоит радиоинженерам Nokia.

Единственной решаемой задачей являются небольшие излучатели для базовых станций, которые понадобятся будущим колонистам на Луне. При использовании высокочастотных диапазонов, например, 5 ГГц, размеры антенных устройств окажутся минимальны, а сами антенны могут быть размером c коробку для пиццы.

И ещё одной, на сегодня пока не решаемой проблемой стала система электроснабжения лунных базовых станций. Формально, у NASA есть готовый, испытанный и надёжный реактор Kilopower, однако он до сих пор не заявлен в качестве основной системы питания лунной базы электричеством. Предварительных расчётов по потреблению энергии базовыми станциями тоже нет, и нужно понимать, что подключение базовых станций к сети на Луне совсем не то же самое, что и на Земле.

Впрочем, даже если вся программа заселения Луны будет продумана до мелочей, отсутствие нормальной связи с минимальной задержкой сигнала (для Луны его позиционируют на уровне 1–5 секунд) может поставить крест на полноценном освоении Луны. Такой вопрос было бы разумнее решать не только с помощью Nokia, но и с помощью других технологических гигантов. К сожалению, в вопросе лунной сотовой связи пока преобладает политика, а не здравый смысл.

Александр Григорьев ЦСО "Крокус"