De koppeling van 5G en satellietcommunicatie geeft een wereldwijde dekking om overal met een mobiele telefoon te werken. Om overal draadloos op het internet te kunnen. Daarvoor zijn netwerken van honderden Low-Earth Orbit (LEO) satellieten voorzien, die samenwerken werken met de aardse basisstations. Omdat een satelliet snel beweegt en slechts gedurende beperkte tijd de communicatie kan verzorgen, moeten veel opeenvolgende satellieten de verbinding met een mobiele telefoon steeds van elkaar overnemen. Veel techbedrijven gaan aan deze vraag voldoen en onze ruimte wordt gevuld met duizenden nieuwe satellieten.

Voor iedereen draadloos internet
Niet overal op de wereld kunnen mensen gebruik maken van draadloos bellen met de mobiel of smartphone. Niet overal in de wereld is er bereik. Maar zijn slimme mensen met bedrijven hiervoor opgezet, handig mee om. Internet uit de ruimte via satellieten.

Wat is een satelliet
Een satelliet is een door mensen gemaakt object dat opzettelijk door een raket in een baan om de aarde is gebracht. De door de mens gemaakte satellieten zijn kunstmatige satellieten die zich onderscheiden van natuurlijke satellieten zoals de maan die om de aarde draait en de manen rond de planeten zoals o.a. Jupiter, Saturnus, Pluto, Uranus en Neptunus. In de 21^ste eeuw zwerven er door de ruimte vele satellieten (of kunstmanen) en duizenden voorwerpen zoals afgedankte satellieten of een door een astronaut kwijtgeraakte handschoen. Satellieten zoals de:
-aardobservatie satellieten die de aarde observeren; bijvoorbeeld om de elektromagnetische straling uit de ruimte te detecteren, of zoeken naar zogeheten gravitatiegolven (zwaartekrachtsgolven). Een bekende ruimtetelescoop is de ruimtetelescoop Hubble. De Hubble Space Telescope (HST) bestaat uit een aantal precisie-instrumenten voor astronomische waarnemingen. De Hubble wordt gebruikt voor optische waarnemingen en maakt gebruik van een infraroodcamera en voor opnames in het röntgengolflengtegebied en bijvoorbeeld de Chandra X-Ray Obervatoru, een satelliet  die astronomische waarnemingen doet in het röntgengebied;
-navigatie satellieten, om via Global positioning system (gps) de huidige positie op aarde nauwkeurig te bepalen. Vanaf 1967 is het Amerikaanse satelliet plaatsbepalingssysteem  is de meest gebruikte, maar ook Europa heeft haar eigen systeem (Galileo);
-spionagesatellieten en verkenningssatellieten, waar weinig over bekend is. Dergelijke satellieten bestaan ​​uit infraroodsensoren die raketten opsporen en elektronische sensoren die afluisteren van vertrouwelijke gesprekken onder andere militaire surveillance. Bijna alle landen van betekenis hebben een of meerdere spionagesatellieten;
-weersatellieten of meteorologische satellieten. De satellieten worden gebruikt om het klimaat en het weer op aarde te registreren. Weersatellieten zijn naast het detecteren van wolken zoals beginnende orkanen eveneens in staat om zand- en stofstormen, aurora’s, sneeuwbedekking, energiestromen, branden, vulkanische activiteit, ijsbedekking, smogvorming en oceaanstromingen te detecteren;
-5G satellieten. Satellieten die vanuit de ruimte een draadloze verbinding geven op aarde met het 5G-netwerk. Het doel is om overal toegang tot snel en betaalbaar internet mogelijk te maken. Dat gebeurt via onzichtbare radiogolven, microgolven en infroodstraling (5G) en maakt veel en snelle gegevensoverdracht mogelijk.  

Grondstation voor communicatie-satellieten
Voor alle communicatie-satellieten zijn grondstations nodig en de koppeling hiervan kan een wereldwijde dekking geven voor draadloze communicatie van razendsnelle up- en downloaden. Lasersignalen worden gebruikt om de satellieten rechtstreeks met elkaar te verbinden (inter-satellietverbindingen), maar ook om satellieten en grondstations op aarde te verbinden. Het grondstation op aarde bestaat uit fasegestuurde antennes (phased array) die de bundel ontvangen en doorgeven naar de gebruiker. Tevens zijn er vele small cells nodig, kleine antenne-installaties, die geïntegreerd worden in putdeksels, straatlantaarns en/of bushokjes.

Bedrijven
De ruimte wordt in 2020 al behoorlijk opgevuld met internetsatellieten die gaan zorgen voor een wereldwijd dekkend netwerk van draadloze internetverbindingen.

SpaceX (officieel Space Exploration Technologies Corp.)
Het project van deze internet satellieten is van het bedrijf SpaceX met als eigenaar Elon Musk en met de naam Starlink. SpaceX is een Amerikaans bedrijf voor ruimtetransport, gevestigd in Hawthorne, Californië.  Het bedrijf ontwikkelt herbruikbare lanceerraketten om satellieten om de aarde te brengen. De Falcon-raketten, worden gebruikt om Starlink-satellieten in de ruimte te plaatsen. Duizenden Starlink satellieten in een lage aardbaan die  wereldwijd breedbandinterbet kunnen leveren (met name 5G), tegen een prijs die vergelijkbaar is met huidige (bekabelde) internetverbindingen. De gebruiker heeft hiervoor een antenne nodig die “zo groot als een pizzadoos” is.

42.000 satellieten van SpaceX voor 5G
Starlink is een gepland satellietnetwerk van het Amerikaanse ruimtevaartbedrijf SpaceX voor het aanbieden van internettoegang. Door duizenden satellieten in een lage aardbaan te plaatsen hoopt het bedrijf wereldwijd draadloos breedbandinternet te kunnen leveren, tegen een prijs die vergelijkbaar is met huidige (bekabelde) internetverbindingen. De gebruiker heeft hiervoor een antenne (small cell) nodig die “zo groot zijn als een pizzadoos” . SpaceX vroeg in oktober 2019 een vergunning aan bij de Internationale Telecommunicatie-unie (ITU), de organisatie die wereldwijd het spectrum van radiofrequenties controleert. Het bedrijf heeft van de FCC ( Federal Communications Commission, een onafhankelijk Amerikaans overheidsorgaan) toestemming gekregen om 12.000 satellieten in de ruimte te brengen en SpaceX hoopt op een verhoging tot 42.000. 42.000 satellieten die gebruik maken van de V-band* die van 40 tot 75 GHz gaat. Deze satellieten moeten gaan opereren op zeer lage hoogtes; ze komen in een baan om de aarde op hoogtes tussen 335 en 346 kilometer.

*V band: De V-band is een standaardaanduiding voor een frequentieband in het microgolfgedeelte van het elektromagnetisch spectrum van 40 tot 75 gigahertz (GHz). 

Werking van de satellieten
De satellieten van SpaceX, genaamd, Starlink v0.9 satellieten, zijn voorzien van een op kryptongas werkende ionenmotor om in die lage banen om de aarde te blijven en te kunnen sturen. Dat is nodig omdat zo dicht bij de aarde nog (losse) gasmoleculen voorkomen die satellieten zonder voortstuwing in enkele maanden tijd zoveel zouden afremmen dat deze terug vallen in de atmosfeer. De reden om de satellieten zo laag te laten vliegen is dat een kleinere fysieke afstand tussen de gebruiker en de satelliet minder vertraging en dus een snellere reactietijd oplevert. Elke satelliet of kunstmaan bevat een zonnepaneel en antennes om data te ontvangen en te verzenden. Starlink zal op het grootste deel van de aarde beschikbaar zijn. De noord- en zuidpool zijn hierop een uitzondering.

Als de raket de satellieten gelanceerd heeft, worden kostbare raketonderdelen als stuwmotoren en andere delen van trapraketten meestal afgeworpen na de lancering. Ze belanden in zee of verbranden in de atmosfeer. Wanneer deze raketonderdelen met grote snelheid door de atmosfeer van de aarde gaan, ontstaat er grote hitte, waardoor ze volledig opbranden. Doordat de terugkerende onderdelen sneller dan het geluid gaan, ontstaat er een supersonische schokgolf die tot op tientallen kilometers hoorbaar is. Bij elke satelliet die in de atmosfeer komt, is er een kleine kans dat hij niet volledig opbrandt, waardoor onderdelen zoals roestvrijstalen reactiewielen of spiegels van het zeer harde siliciumcarbide de reis naar de grond overleven en neerstorten op aarde. De Falcon 9 racket is een herbruikbare raket en houdt in de raketonderdelen tijdens de terugkeer landen op het droneschip waarvoor het bedrijf een platform op zee gebruikt dat van afstand bestuurbaar is. Met computers wordt uitgerekend hoe de raket precies gestuurd moet worden om uit te komen op de locatie van het platform. Als er een landing fout zou gaan, is er met een platform op zee alleen maar materiële schade. Het droneship ‘Of Course I Still Love You’ dobbert op de Atlantische Oceaan. De ruimtesatellieten hebben een extreem groot grondgebied nodig voor de honderden grondstations en grofweg 3500 gatewayantennes en slimm cells om op maximale doorvoersnelheid te kunnen opereren.

Satellieten van SpaceX in de atmosfeer
SpaceX diende zijn oorspronkelijke plan voor Starlink in 2015 in. In 2018 lanceerde SpaceX de eerste twee Starlink-satellieten als test: TinTinA en TinTinB. Dit ging soepeltjes. SpaceX vroeg aan de FCC om de satellieten in een lagere baan te mogen brengen dan oorspronkelijk was aangevraagd. De FCC verleende deze toestemming en op:
-24 mei 2019: SpaceX lanceert eerste zestig Starlink-satellieten (V0.9 L1) voor snel internet met succes. De lancering van de volgeladen Falcon 99 B5-raket van het ruimtevaartbedrijf vond plaats vanaf een lanceerplatform op Cape Canaveral in Florida.  De zestig platogende satellieten (Starlink VO.9 L1)met een gewicht van meer dan 13.000 kilo, waren heel dicht op elkaar geplaatst en gestapeld in de neuskegel van de al twee keer eerder gelanceerde Falcon 9 B5-raket. Eind juni hadden de meeste satellieten de bedoelde hoogte van 550km bereikt. De eerste rakettrap van de raket landde succesvol op zee;
-7augustus 2020 heeft SpaceX het aantal ‘Starlink” satellieten op 595 gebracht.

De lanceringen gaan door tot het gewenste aantal satellieten in de ruimte zweven en SpaceX verwacht dat het eind 2020 kan beginnen met het aanbieden van breedband internet via het Starlink netwerk. Het bedrijf mikt op een omzet van 30 miljard dollar in 2025, door middel van de verkoop van abonnementen aan mensen die nu geen toegang hebben tot snel en goedkoper internet.

Satellietnetwerken van andere bedrijven
Het blijft niet alleen bij SpaceX. Naast SpaceX van Apple, zijn er meerdere projecten met vergelijkbare ambities van o.a.;
-One Web
-Amazon
-Telesat/Loon;
-Facebook;

One Web
OneWeb verklaarde eind maart 2020 het faillissement en in totaal werden 74 satellieten gelanceerd vóór het faillissement. OneWeb, is gered door de Britse regering en het Indiase telecommunicatiebedrijf Bharti Global. Op 26 mei 2020 vroeg OneWeb de FCC toestemming om op gelijke voet te concurreren met SpaceX door 47.844 satellieten in de ionosfeer te lanceren.

Amazon
Amazon wil 3236 satellieten de ruimte in te schieten met de naam ‘Project Kuipers’. De satellietconstellatie moet zo dekking bieden aan nagenoeg de gehele aarde.

Op 29 juli 2020 verleende de FCC de aanvraag van Amazon om 3.236 satellieten in de ionosfeer te lanceren met de naam ‘Project Kuipers’. Daarvan gaan;
-784 satellieten zich op een hoogte van 590 kilometer bevinden;
-1296 satellieten op een hoogte van 610 kilometer;
-1156 satellieten op een hoogte van 630 kilometer.

Satellieten die gaan werken op millimetergolffrequenties en phased array-technologie gebruiken om de aarde te bedekken met gerichte stralingsbundels, waardoor klanten overal ter wereld, op het land of in de oceaan, toegang hebben tot internet. Amazon zegt dat het de satellieten in vijf fasen zal inzetten, waarbij de breedbandservice begint zodra het 578 satellieten in een baan om de aarde heeft.

Telesat
In 1994 richtte Jeff Bezos Amazon.com op en in 2000 richtte hij het ruimtevaartbedrijf Bleu Origin op. In januari 2019 sluit het ruimtevaartbedrijf Bleu Origin (met de nieuwe Glenn Rocket) een lanceringsovereenkomst met het Canadese, in Ottawa gevestigde, Telesat. De LEO (Low Earth Orbit-netwerk)-constellatie van Telesat gaat met de raket Glenn Rocket van Bleu Origin de ruimte in om nieuwe prestatieniveaus te bereiken voor de draadloze telecom op het land, de lucht en zee.  Er worden in ieder geval 292 satellieten in een lage baan om de aardegebracht, al kunnen dat er naar behoefte ook 512 worden. Ze gaan hangen op een hoogte van ongeveer 1000km en het doel is om relatief snel internet te leveren aan in ieder geval afgelegen gebieden in Canada, waarbij het gaat om zo’n 2,3 miljoen Canadese huishoudens.  Het Telesat-netwerk zal naar verwachting in 2022 in gebruik genomen worden. Daarnaast heeft Telesat een deal gesloten met Loon, een onderdeel van Googles moederbedrijf Aphabet.

Loon
Telesat en Loon, een dochteronderneming van Google’s moederbedrijf Alphabet, zijn in 2019 een overeenkomst aangegaan waarbij Loon een ontwerp voor een netwerkbesturingssysteem zal leveren dat Telesat kan gebruiken om zijn wereldwijde satellietconstellatie met een lage baan om de aarde (LEO)* te ondersteunen. Loon coördineert de draadloze internetinspanningen op basis van luchtballonen.  Elke ballon kan een gebied van vijfduizend vierkante kilometer beslaan met dekking van een draadloze verbinding.  Volgens de overeenkomst zal Loon zijn temporospatial software-defined network (SDN)-platformontwerp aanpassen om de LEO (Low Earth Orbit)-constellatie van Telesat in staat te stellen consistent wereldwijd een glasvezelachtige breedbandervaring te bieden aan zowel vaste als mobiele terminals. De Loon SDN zal specifiek worden aangepast voor het gebruik van Telesat, waardoor de innovatieve LEO-constellatie een krachtig en zeer gedifferentieerd vermogen krijgt om groeiende commerciële en overheidsmarkten te bedienen;

*  LEO is een lage baan om de aarde is met een hoogte van 2.000 km (1.200 mijl) of minder.
    MEO is een middelgrote baan om de aarde met een hoogte van 2.000 km (1.243 mijl).
    HEO is een hoge baan om de aarde met een hoogte van 35.786 km (22.236 mijl). 

Steeds meer techbedrijven storten zich kleinschalig op het bouwen van internetsatellieten Kleinschalige projecten zoals LeoSat bundelt krachten met ESA voor ‘Satellieten voor 5G’

LeoSat BV*, dat een constellatie van 108 communicatiesatellieten in een lage baan om de aarde wil lanceren heeft samen met de Europese ruimtevaartorganisatie ESA (European Space Agency) en vijftien bedrijven uit de satellietbranche, aangekondigd samen te werken aan ‘Satellieten voor 5G ‘. ESA en de Europese ruimtevaartindustrie bundelen hun krachten om de werkelijke waarde van satellieten voor 5G verder uit te bouwen en aan te tonen.

* LeoSat BV LeoSat BV, gevestigd in Washington DC, maakt gebruik van satellietcommunicatietechnologie die op een unieke manier wordt ingezet om een ​​nieuwe low-earth-orbit (LEO) te ontwikkelen. Een satellietconstellatie die een werkelijk wereldwijd, enterprise-grade, supersnel en veilig datanetwerk biedt.

5Groningen
In 2018 maakten ESA en de Economic Board Groningen (EBG) bekend samen te gaan werken. ESA haakt aan bij het 5G-project door satellietcommunicatie toe te voegen aan het experimentele 5G-mobielinternetnetwerk in Noord-Groningen. 5Groningen en de European Space Agency (ESA) unit Business Applications (BA) gaan samenwerken. Beide partijen gaan testen hoe 5G en satellietinformatie elkaar kunnen aanvullen en versterken. Een flink aantal pilots van 5Groningen kan vanaf dan profiteren van unieke satellietinformatie als extra functionaliteit bovenop 5G. En bedrijven uit het netwerk van ESA kunnen gebruikmaken van testmogelijkheden met 5G in Groningen.  

 Boeing en Facebook hebben eveneens plannen opgesteld voor internettoegang in de ruimte. Het wordt zo wel flink druk in de ruimte. Internationale Telecommunicatie-unie, kan dit wel goed gaan?

Nanosatellieten
Een CubeSat of nano-satelliet is een kleine satelliet, die is opgebouwd uit meerdere eenheden (De Sprite ChipSats), die slechts vier gram wegen, voorzien zijn van een zonnepaneeltje, verschillende sensoren en een communicatiesysteem verzamelt op een printplaatje van nog geen vijf vierkante meter.

Nanasatellieten voor de mobiele telecommunicatie
De laatste jaren heeft de satellietindustrie een ware revolutie ondergaan. Waar vroeger grote metalen dozen nodig waren met flinke zonnepanelen, past dezelfde technologie tegenwoordig in een satelliet zo groot als een pak melk. De nano-satellieten worden al gebruikt voor onderzoek naar o.a.de oerknal en deze minisatellieten gaan met meer dan honderden tegelijk aan boord van Indiase, Chinese en Amerikaanse raketten, de ruimte in. Maar ze kunnen ook gebruikt worden voor mobiele telecommunicatie. SpaceX lanceert er de laatste jaren honderden voor het wereldwijde internetnetwerk Starlink.

Sky en Space Global
Na een succesvolle lancering van nanosatellieten ( 3 Diamonds) van Satellietbedrijf Sky and Space Global is het de bedoeling om verder te werken aan het leveren van een volledige constellatie van maximaal 200 nanosatellieten in een baan om de aarde om tegen 2020 een volledige dekking van de equatoriale baan om de aarde te hebben, die volledige dekking zal bieden aan de equatoriale gebieden van de aarde, inclusief Zuid-Amerika, Centraal-Afrika en Zuidoost-Azië.

Kan elk privaat ruimtevaartbedrijf tegenwoordig in het heelal doen maar wat het wil? Zijn er geen wetten die beschrijven wat er wel gelanceerd mag worden, wat niet en hoeveel?

https://www.astroblogs.nl/2019/05/20/spacex-starlink-internet-krijgt-vorm-eerste-60-testsatellieten-bijna-klaar-voor-lancering/
https://www.reddit.com/r/spacex/comments/fxkc7k/starlink6_launch_campaign_thread/
https://www.ad.nl/tech/ook-apple-wil-satellieten-gebruiken-voor-internetverbinding~a74dd093/
https://www.businessinsider.com/facebook-filings-athena-satellite-project-still-ongoing-planning-launch-2020-1?international=true&r=US&IR=T
https://www.telesat.com/news-events/blue-origins-powerful-new-glenn-rocket-launch-telesats-advanced-global-leo-satellite
https://www.geekwire.com/2019/amazon-project-kuiper-broadband-satellite/
https://internetofbusiness.com/nano-satellites-sky-space-global/
https://www.satellite-evolution.com/post/2017/06/23/three-diamonds-nano-satellites-successfully-launched-for-sky-and-space-global