Immaginate di trasmettere internet ad alta velocità da una radura nel bosco, usando una parabola grande quanto una pizza gigante, fino a un satellite che sfreccia a 550 chilometri sopra le nostre teste. È una cosa che, diciamocelo, ha dell’incredibile. Ma la vera magia, quella che ci fa chiedere seriamente starlink come funziona, è che questi satelliti viaggiano a circa 27.000 chilometri all’ora. Eppure, tra la parabola a terra e il satellite, i dati viaggiano avanti e indietro a centinaia di megabit al secondo, con il fascio di dati che si angola e si direziona continuamente, come per magia. Se vi state chiedendo come sia possibile tutto questo, preparatevi, perché stiamo per esplorare le tecnologie chiave che rendono questo internet satellitare una realtà.
Dishy McFlatface: Un Ponte Bidirezionale con lo Spazio
Quando pensiamo alle parabole satellitari, magari ci viene in mente quella che abbiamo sul tetto per la TV. Ma c’è una differenza abissale. Le parabole TV sono solo riceventi, captano segnali da satelliti geostazionari a circa 35.000 chilometri di distanza. Dishy McFlatface, la parabola di Starlink, batte tutti i record: non solo riceve, ma invia anche dati internet verso i satelliti Starlink, che orbitano molto più vicini, a “soli” 550 chilometri.
Questa vicinanza è fondamentale. Permette a Starlink di offrire una bassa latenza, circa 20 millisecondi, indispensabile per giocare online o navigare fluidamente. Un contrasto netto con i vecchi sistemi satellitari. Dato che i satelliti Starlink sono in orbita terrestre bassa (LEO) e hanno una copertura più ristretta rispetto ai giganti geostazionari, ne occorrono oltre 10.000 per coprire l’intero pianeta.
Il Cuore di Dishy: L’Antenna Phased Array
Apriamo un attimo Dishy, se ci è concesso il lusso. Dietro, vediamo dei motori, ma attenzione: non servono per un movimento continuo! Servono solo per l’orientamento iniziale, per puntare Dishy nella direzione generale corretta. Il vero cervello sta all’interno. Troviamo una piastra strutturale in alluminio e, sul lato opposto, una scheda a circuito stampato (PCB) enorme. Questa scheda è un concentrato di ingegneria: ci sono 640 microchip più piccoli e 20 più grandi, con tracce intricate che si diramano. Sull’altro lato, circa 1400 cerchi di rame con una griglia di quadrati.
In sintesi? Stiamo guardando 1280 antenne disposte in una configurazione a nido d’ape esagonale. Ogni pila di cerchi di rame è una singola antenna, controllata dai microchip sulla PCB. L’insieme di tutte queste antenne forma ciò che chiamiamo una antenna phased array. È questo sistema che invia e riceve onde elettromagnetiche, angolate con precisione verso e dal satellite Starlink in orbita. Una singola antenna, anche se piccola, è un capolavoro ingegneristico, progettata per operare in un range di frequenze molto stretto, ignorando tutte le altre, per evitare interferenze.
Beamforming: Focalizzare il Segnale Verso l’Infinito
Una singola antenna è minuscola, larga circa un centimetro. Usarla per comunicare con lo spazio sarebbe come accendere una sola lampadina e sperare di vederla dalla Stazione Spaziale Internazionale. Quello che serve è rendere quella “luce” migliaia di volte più brillante e focalizzare tutte le onde elettromagnetiche in un unico fascio potente. Ed è qui che entra in gioco il beamforming.
Questa tecnica combina la potenza di tutte le 1280 antenne. Immaginate due antenne vicine: le loro onde elettromagnetiche si combinano nello spazio. In certi punti, si sommano (interferenza costruttiva), in altri si annullano (interferenza distruttiva). Aggiungendo sempre più antenne, la zona di interferenza costruttiva diventa sempre più focalizzata, creando quello che si chiama un fronte di fascio. Con 1280 antenne, si forma un fascio così intenso e direzionale da poter raggiungere lo spazio profondo. La potenza effettiva e la portata del fascio principale combinato sono sorprendentemente circa 3500 volte superiori a quelle di una singola antenna!
Beam Steering: Inseguire Satelliti in Movimento Senza Muoversi
Il problema è che i satelliti Starlink sfrecciano a 27.000 chilometri all’ora. Puntare fisicamente la parabola con dei motori sarebbe impossibile, si romperebbero in un mese e non sarebbero abbastanza precisi. La soluzione è un’altra meraviglia tecnologica: il beam steering (orientamento elettronico del fascio) con phased array.
Invece di muovere fisicamente la parabola, si modifica la fase del segnale inviato a ciascuna antenna. La fase è lo spostamento nel tempo dell’onda. Cambiando la fase del segnale inviato alle singole antenne, si cambia il momento in cui i picchi e i minimi dell’onda vengono emessi. Questo fa sì che la zona di interferenza costruttiva si inclini, angolando il fascio di dati. È come puntare un faro semplicemente cambiando la tempistica della luce emessa da ogni singola lampadina al suo interno.
Per sapere esattamente dove puntare, Dishy usa le sue coordinate GPS e la posizione orbitale del satellite Starlink, memorizzate nel suo software. Ogni pochi microsecondi, questi calcoli vengono ricalcolati e distribuiti a tutti i microchip, permettendo al fascio di essere puntato in qualsiasi direzione all’interno di un campo visivo di 100 gradi. I satelliti Starlink stessi utilizzano quattro antenne phased array: due per comunicare con le Dishy e due per le stazioni di terra.
64QAM: Convertire Bit in Segnali Spaziali
Ma come trasformiamo i nostri film in streaming o le videochiamate in onde elettromagnetiche che viaggiano nello spazio? Non è che Dishy invia uno e zero binari come li vediamo sullo schermo. La magia avviene tramite una tecnica chiamata 64QAM, o Quadrature Amplitude Modulation.
Dishy e il satellite inviano un segnale ad alta frequenza che varia in ampiezza (quanto è forte il segnale) e in fase (quanto è spostato nel tempo). A ogni combinazione di ampiezza e fase viene assegnato un valore binario di 6 bit. Con 6 bit, ci sono 64 possibili valori. Queste combinazioni sono spesso visualizzate in un “diagramma di costellazione”. Per inviare, ad esempio, un valore specifico di 6 bit, Dishy trasmetterà un segnale con un’ampiezza e una fase precise. Ogni gruppo di 6 bit è chiamato “simbolo” e dura solo circa 10 nanosecondi.
Questo processo rapidissimo consente di trasferire milioni di simboli al secondo, raggiungendo velocità di centinaia di megabit al secondo. Certo, questo flusso di dati è condiviso tra download e upload. Per ridurre la latenza, il tempo viene suddiviso: circa 74 millisecondi al secondo vengono utilizzati per inviare dati da Dishy al satellite, mentre i restanti 926 millisecondi per ricevere dal satellite. Questa divisione rapida e costante assicura che l’esperienza di navigazione rimanga fluida e reattiva.
È chiaro che dietro la semplicità di una parabola sul tetto si nasconde un’ingegneria di una complessità affascinante, un vero ponte invisibile tra noi e lo spazio.
Domande Frequenti
Quanto velocemente si muovono i satelliti Starlink?
I satelliti Starlink si muovono a una velocità incredibile di circa 27.000 chilometri all’ora in orbita terrestre bassa.
Dishy può trasmettere e ricevere dati contemporaneamente?
No, ogni singola antenna in Dishy può essere utilizzata sia per trasmettere che per ricevere onde elettromagnetiche, ma non contemporaneamente. I tempi di trasmissione e ricezione sono rapidamente alternati per garantire una comunicazione efficiente e ridurre la latenza.
Qual è la latenza tipica con Starlink?
Grazie alla loro orbita terrestre bassa (LEO) a 550 chilometri, i satelliti Starlink offrono una latenza molto più bassa rispetto ai tradizionali satelliti geostazionari, generalmente intorno ai 20 millisecondi. Questa bassa latenza è cruciale per attività come il gaming online e la navigazione web fluida.
