La red de satélites fue anunciada públicamente por SpaceX en enero de 2015, con una capacidad proyectada de hasta el 10% de la banda ancha de Internet utilizada en grandes ciudades.​ El CEO, Elon Musk, sostiene que hay una importante demanda insatisfecha para conexiones de banda ancha de bajo costo a nivel global.

La apertura de las instalaciones para construir la nueva red de comunicaciones fue anunciada en enero de 2015. Se planificó la contratación inicial de sesenta ingenieros y de otros mil trabajadores en los años siguientes.​ En octubre del mismo año había 45 ofertas de trabajo abiertas.​Los trabajos se realizaban en un espacio alquilado de 2.800 m² para fines de 2016, siendo luego trasladados a otro lugar con 3800 m², ambos en Redmond.

Para enero de 2016, la compañía planeaba tener dos prototipos de satélites volando ese año,​ y tener la constelación inicial de satélites en órbita y operativa aproximadamente en 2020.​ Sin embargo, para 2017, los cambios de diseño obviaron a los dos satélites de prueba originales, y el lanzamiento de dos satélites revisados se había pospuesto para 2018.

En julio de 2016, SpaceX adquirió un espacio creativo de 740 m² en Irvine, California (Condado de Orange).​ Las ofertas de trabajo de SpaceX indicaban que la oficina incluiría procesamiento de señales, RFIC y desarrollo ASIC para el programa satelital.

Para octubre de 2016, SpaceX había desarrollado satélites de vuelo de prueba que esperaban lanzar en 2017, y se estaban enfocando en un desafío empresarial para lograr un diseño lo suficientemente económico para el usuario-cliente, con el objetivo de ofrecerle un equipo de fácil instalación por aproximadamente 200 USD.​ La implementación, de llevarse a cabo, no sería hasta finales de la década de 2010 o a comienzos de la de 2020.

En noviembre de 2016, SpaceX presentó una solicitud ante la FCC para un «sistema de satélites de órbita no geoestacionaria para un servicio fijo utilizando bandas de frecuencia Ku y Ka».​

Para marzo de 2017, SpaceX presentó ante la FCC los planes para desplegar una constelación de más de 7.500 «satélites de banda V en órbitas no geosincrónicas para proporcionar servicios de comunicaciones» en un espectro electromagnético que no se había empleado previamente para servicios de comunicaciones comerciales. Llamada «constelación de banda V en órbita terrestre baja» (VLEO), consistiría en 7.518 satélites para seguir la propuesta anterior de 4.425 satélites que funcionarían en las bandas Ka y Ku.​En el plan de marzo de 2017, se contempló que SpaceX lance satélites de prueba tanto en 2017 como en 2018, y comience a lanzar los satélites de la constelación ya operativos en 2019. No se espera que se complete la construcción completa de la constelación hasta 2024, momento en el que habrá «4.425 satélites en órbita alrededor de la Tierra, operando en 83 planos orbitales, a altitudes bajas de entre 1.110 y 1.325 kilómetros».​Para septiembre de 2017, el número planeado de satélites en cada constelación no había cambiado, pero la altitud de cada constelación se hizo explícita: el grupo más grande (el de 7.518) operaría a 340 kilómetros de altitud, mientras que el grupo más pequeño (los restantes 4.425) orbitaría a una altitud de 1.200 kilómetros.​

Entre 2015 y 2017 surgió cierta controversia con las autoridades reguladoras sobre la licencia del espectro de comunicaciones para estas grandes constelaciones de satélites. La regla tradicional e histórica para la regulación de satélites de comunicaciones ha sido que los operadores podrían lanzar un solo satélite para cumplir con la fecha límite impuesta por el regulador, una política que permitiría a un operador bloquear el uso del valioso espectro durante años, sin desplegar su flota completa.​La FCC ha establecido un plazo de seis años para que se despliegue una constelación completa para cumplir con los términos de la licencia. El regulador internacional, la Unión Internacional de Telecomunicaciones, propuso a mediados de 2017 unas directrices internacionales que serían considerablemente menos restrictivas. En septiembre de 2017, tanto Boeing como SpaceX solicitaron a la FCC de EE. UU. una exención de la regla de los seis años.​

En 2017, SpaceX solicitó el registro de la marca Starlink para su red de banda ancha satelital.​

SpaceX presentó documentos a la FCC a fines de 2017, para aclarar su plan de mitigación de desechos espaciales. En ellos se estableció que «se implementará un plan de operaciones para la salida ordenada de la órbita de satélites que se aproximan al final de su vida útil (aproximadamente de cinco a siete años) a una velocidad mucho más rápida de lo que requieren los estándares internacionales. Los satélites saldrán de su órbita por propulsión trasladándose a una órbita desde la cual volverán a ingresar a la atmósfera de la Tierra en aproximadamente un año después de completar su misión».​

En marzo de 2018, la FCC emitió la aprobación de la propuesta de SpaceX, con algunas condiciones. La compañía necesitaría de una aprobación por separado por parte de la UIT.​ La FCC acordó con la NASA exigir un estándar mayor al 90% nominal en la confiabilidad de la salida de órbita de los satélites, al finalizar sus misiones.​En mayo de 2018, SpaceX calculó que el costo total del desarrollo y la construcción de la constelación se acercará a los 10.000 millones USD.​

A mediados de 2018, SpaceX reorganizó la división de desarrollo de satélites en Redmond y despidió a varios altos directivos en el proceso.​ También consolidaron todas sus operaciones en el área de Seattle con un traslado al Redmond Ridge Corporate Center,​ dejando las instalaciones en las que habían comenzado en 2015.

En noviembre de 2018, SpaceX recibió la aprobación de EE. UU. para desplegar 7.518 satélites de banda ancha, además de los 4.425 satélites que se habían aprobado anteriormente. Se espera que los 4.425 satélites iniciales de SpaceX orbiten a altitudes de entre 1.110 y 1.325 km, muy por encima de la Estación Espacial Internacional. La nueva aprobación es para la propuesta de agregar una constelación en órbita terrestre muy baja (VLEO) de satélites no geoestacionarios, que consiste en 7.518 satélites que operarán a altitudes de entre 335 y 346 km.​También en noviembre, SpaceX realizó presentaciones reglamentarias ante la FCC. para solicitar la modificación de su licencia otorgada anteriormente, para operar aproximadamente 1.500 de los 4.425 satélites aprobados, en una nueva órbita de 550 km en lugar de los 1.150 originales.

Servicios

Internet de banda ancha global

SpaceX tiene el objetivo explícito de proporcionar conectividad de banda ancha a Internet a áreas poco accesibles del planeta, así como brindar un servicio a precios competitivos para áreas urbanas. Además, SpaceX ha indicado que el flujo de caja positivo de la venta de servicios de Internet por satélite sería necesario para financiar los planes de la compañía en futuras misiones hacia, y en, Marte.​

A principios de 2015, Richard Branson anunció una inversión en OneWeb, una constelación similar con aproximadamente 700 satélites que ya tenían asignadas licencias para su espectro de transmisión.

Después de los fracasos anteriores de otras empresas de servicios satelitales, el consultor de la industria de satélites Roger Rusch dijo en 2015 que «Es altamente improbable que alguien pueda crear un negocio exitoso a partir de esto».​ Musk ha reconocido esto públicamente, y señaló a mediados de 2015 que, mientras se esfuerza por desarrollar este sistema de comunicación basado en el espacio, que resulta técnicamente complicado, quiere evitar que la empresa se extienda demasiado y afirmó que están siendo cautelosos en función del ritmo del desarrollo.​ Documentos internos filtrados en febrero de 2017 indican que SpaceX esperaba obtener ingresos de Starlink por más de 30.000 millones USD en 2025, mientras que los ingresos por lanzamientos alcanzarán los 5.000 millones USD en el mismo año.​

En febrero de 2015, analistas financieros cuestionaron a los operadores de satélites geosincrónicos de comunicaciones en cuanto a cómo pretenden responder a la amenaza que representará la inminente competencia de los satélites en órbita baja de SpaceX, Google y OneWeb.​ En octubre, la presidenta de SpaceX, Gwynne Shotwell, indicó que si bien el desarrollo continúa, el análisis comercial para el despliegue a largo plazo de una red satelital operativa aun se encuentra en una fase temprana.​

En 2015, documentos judiciales indican que SpaceX había colaborado con el fabricante de chips inalámbricos Broadcom. Posteriormente, cinco ingenieros clave de Broadcom se unieron a SpaceX, lo que llevó a una demanda en la que la empresa alega que «SpaceX nos robó nuestras mejores mentes». En marzo, un juez del Condado de Orange negó múltiples solicitudes de órdenes de restricción de Broadcom.

Uso en otros planetas

A largo plazo, SpaceX pretende desarrollar e implementar una versión del sistema de comunicación por satélite que se usaría en Marte. A mediano plazo, la compañía espera que Starlink genere ingresos que serían útiles para financiar el proyecto de transporte de Marte.​

Características de los satélites

Se espera que los satélites de comunicación de Internet sean de clase pequeña, entre 100 y 500 kg de masa, que inicialmente estaban destinados a estar en órbita baja a una altitud de aproximadamente 1.100 kilómetros. Sin embargo, SpaceX finalmente decidió mantener los satélites a un nivel relativamente más bajo, a 550 kilómetros, debido a preocupaciones sobre la contaminación espacial.​ Los planes iniciales a partir de enero de 2015 consistían en que la constelación estuviera compuesta por aproximadamente 4000 satélites,​ más del doble del total de satélites operativos que estaban en órbita a enero de 2015.

Los satélites emplearán enlaces ópticos entre sí y antenas de haz en fase digitales en las bandas Ku y Ka, según los documentos presentados ante la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de los Estados Unidos.​ Si bien los detalles de la tecnología de las antenas se ha divulgado como parte de la solicitud de frecuencias, SpaceX buscó la confidencialidad con respecto a los detalles de los enlaces ópticos entre satélites, salvo en el hecho de que utilizarán frecuencias por encima de 10.000 GHz.

Los satélites serían producidos en masa, a un costo por unidad de capacidad mucho menor que los satélites existentes. Musk dijo: «Vamos a tratar de hacer para los satélites lo que hemos hecho para los cohetes». Para revolucionar el espacio, tenemos que encargarnos tanto de los satélites como de los cohetes"​"Satélites más pequeños son cruciales para reducir el costo de Internet y las comunicaciones basadas en el espacio". ​

En febrero de 2015, SpaceX solicitó a la FCC que considerara futuros usos innovadores del espectro de la banda Ka antes de crear barreras de entrada al asignar frecuencias para las comunicaciones llamadas 5G, ya que SpaceX es un nuevo participante en el mercado de las comunicaciones por satélite. La constelación operará en las bandas de alta frecuencia por encima de 24 GHz, «donde las antenas orientables terrestres tendrían un impacto geográfico mayor y las bajas altitudes de los satélites magnifican el impacto de la interferencia agregada de las transmisiones terrestres».​

El sistema no competirá con la constelación de satélites Iridium, que está diseñada para conectarse directamente a los teléfonos. En su lugar, se conectará a terminales de usuario del tamaño de una caja de pizza, que tendrán antenas en fase y rastrearán a los satélites. Los terminales se pueden montar en cualquier lugar, siempre que puedan ver el cielo.​

El tráfico de Internet a través de un satélite geoestacionario tiene una latencia teórica mínima de al menos 477ms desde el usuario al satélite pero, en la práctica, esta latencia es de 600ms o más. Los satélites de Starlink orbitarían entre 1/30 y 1/105 de la distancia de las órbitas geoestacionarias y, por lo tanto, ofrecerían latencias más prácticas de entre 7 y 30ms, comparables o inferiores a las redes de cable o fibra existentes.

El sistema utilizará un protocolo peer-to-peer que se dice es «más simple que IPv6»,​ aunque todavía no se han publicado detalles.

Críticas y mitigación de la contaminación lumínica

Desde el lanzamiento de los primeros 60 satélites en mayo de 2019, han sido frecuentes las críticas de astrónomos, relacionadas con que la gran cantidad de satélites les ha perjudicado en la calidad de sus observaciones. El 6 de diciembre de 2019, en una conferencia de prensa, la presidente de SpaceX, Gwynne Shotwell declaró que «desea que la gente admire los satélites de Starlink, sin perderse la Luna o el resto de planetas del Sistema Solar».​ Añadió que la compañía probará un recubrimiento especial en la cara inferior de uno de los satélites del tercer lote —hecho concretado en el lanzamiento del 7 de enero de 2020— para hacerlo menos reflectivo, como primera medida para estudiar y mitigar el problema, no anticipado en la fase de diseño. Como contraparte, al disminuir su reflectividad, las características de disipación térmica del satélite se verán perjudicadas a cierto nivel, por lo que notó que serán «pruebas de ensayo y error, pero eventualmente lo solucionarán».​

Un proyecto astronómico que se vería bastante afectado es el Observatorio Vera Rubin, en construcción en el norte de Chile. Se estima que dicho observatorio se vería perjudicado por las megaconstelaciones —con Starlink como protagonista— en un rango de entre 30% a 40% de sus observaciones durante varias horas de la noche.​

Pese al optimismo en SpaceX de obtener reducciones notables en la magnitud del satélite con el recubrimiento, un estudio realizado desde un observatorio en Chile arrojó una reducción del brillo del llamado DarkSat (en español, «satélite oscuro») de un 55% respecto a otro satélite sin el tratamiento.​ En paralelo al estudio de la reducción del brillo de DarkSat, Elon Musk afirmó que se encuentra trabajando con miembros de la comunidad científica y con astrónomos veteranos para minimizar el potencial reflectivo de los satélites.​

SpaceX probará orientar los satélites en la fase de ascenso orbital, extendiendo el panel solar de cada satélite por delante de este, apuntando hacia el Sol, de modo que su arista más larga apunte hacia la Tierra. Esta configuración, llamada "de filo de cuchillo" o "de libro abierto", busca limitar al máximo el área de reflexión del satélite. Para la fase de órbita de espera (380 km de altitud) hasta su órbita final, el panel solar apuntará en dirección cenital, por lo que no se verá desde la Tierra; sin embargo, puesto que las antenas están siempre apuntando al nadir, desde junio de 2020 y a partir del noveno lanzamiento, cada satélite incluirá un parasol opaco a la luz solar, pero transparente a las ondas de radiofrecuencia, el que bloqueará los rayos del Sol tanto para las antenas en fase como para las parabólicas, buscando de esta forma reducir notoriamente el brillo de la constelación.​ El primer prototipo de satélite con visor, denominado VisorSat, fue lanzado en la misión Starlink-7, a principios de junio de 2020.​

Desarrollo y testeo de prototipos

SpaceX comenzó a realizar pruebas de vuelo con sus tecnologías satelitales en 2018,​ con el lanzamiento de dos satélites de prueba. Los dos satélites idénticos se denominaron MicroSat-2a y MicroSat-2b​ durante el desarrollo, pero pasaron a llamarse Tintin A y Tintin B durante el despliegue orbital en febrero de 2018. Dos satélites fabricados previamente, MicroSat-1a y MicroSat-1b estaban destinados a ser lanzados juntos como carga útil secundaria en uno de los vuelos Iridium-NEXT, pero finalmente se utilizaron para pruebas en tierra.​

Los MicroSat 1a y 1b estaban originalmente programados para ser lanzados en órbitas circulares de 625 km con una inclinación de aproximadamente 86,4 grados, e iban a incluir videocámaras pancromáticas para filmar imágenes de la Tierra.​

MicroSat 2a y 2b fueron colocados en una órbita de 514 km. Según las presentaciones ante la FCC​ estaban destinados a elevarse a una órbita de 1125 km, la altitud operativa para parte de los satélites StarLink. Por razones desconocidas, los satélites no se han movido a la órbita superior.

Los satélites orbitan en una órbita baja circular a unos 500 km de altitud​ en una órbita de alta inclinación durante un plazo planificado de entre seis y doce meses. Los satélites se comunicarán con tres estaciones terrestres de prueba en Washington y California, para realizar experimentos diarios de corta duración (de menos de diez minutos).​

En el momento del anuncio de junio de 2015, SpaceX había anunciado planes para lanzar los dos primeros satélites de demostración en 2016,​ pero la fecha prevista se trasladó posteriormente a 2018. ​A partir de octubre de 2015, se planificó que MicroSat-2a y 2b sean los primeros de hasta ocho ​ satélites prototipo que volarán antes del despliegue de la constelación operativa.​Los dos satélites de prueba iniciales se lanzaron con éxito a una órbita terrestre baja sincrónica al sol el 22 de febrero de 2018, y pasaron a llamarse Tintin A y Tintin B.​ En octubre de 2018, SpaceX confirmó que los satélites de prueba funcionaban como se esperaba y anunció mediados de 2019 como fecha objetivo para los lanzamientos iniciales de la constelación.

El 23 de mayo de 2019, se lanzaron los primeros 60 satélites de producción completa de la constelación.​

Lanzamientos

Los primeros 1584 satélites son desplegados en 24 planos orbitales de 66 satélites cada uno, con un ángulo mínimo de emisión de señal mejorado (de 40 a 25 grados), respecto a las otras 2 capas orbitales. ^35:17 SpaceX lanzó los primeros 60 satélites de la constelación en mayo de 2019, hacia una órbita de 450 km, esperando realizar 6 lanzamientos más durante 2019, y llegar a los 720 satélites en 2020 para brindar cobertura continua​.

En agosto de 2019, SpaceX planeaba efectuar 4 lanzamientos durante el resto del año​ y al menos 9 lanzamientos durante 2020.

Se planea lanzar satélites de Starlink en la nave Starship, un vehículo de SpaceX en desarrollo, el cual permitiría lanzar 400 satélites a la vez.​