Satellitkonstellation - Satellite constellation

De GPS konstellation efterlyser 24 satelliter som ska fördelas lika mellan sex omloppsbanor . Lägg märke till hur antalet satelliter som syns från en given punkt på jordens yta, i detta exempel vid 40 ° N, förändras med tiden.

En satellitkonstellation är en grupp konstgjorda satelliter som arbetar tillsammans som ett system. Till skillnad från en enda satellit kan en konstellation ge permanent global eller nästan global täckning , så att minst en satellit när som helst överallt på jorden är synlig. Satelliter placeras vanligtvis i uppsättningar av kompletterande orbitalplan och ansluter till globalt distribuerade markstationer . De kan också använda kommunikation mellan satelliter .

Andra satellitgrupper

Satellitkonstellationer bör inte förväxlas med:

• satellitkluster , som är grupper av satelliter som rör sig mycket nära varandra i nästan identiska banor (se satellitbildning flyger );
• satellitserier eller satellitprogram (t.ex. Landsat ), som är generationer av satelliter som skjuts upp i följd;
• satellitflottor , som är grupper av satelliter från samma tillverkare eller operatör som fungerar oberoende av varandra (inte som ett system).

Översikt

En ljus konstgjord satellitflare syns ovanför Very Large Telescope . Satellitkonstellationer kan påverka markbaserad astronomi.

Satelliter i Medium Earth -bana (MEO) och Low Earth -bana (LEO) används ofta i satellitkonstellationer, eftersom täckningsområdet som tillhandahålls av en enda satellit endast täcker ett litet område som rör sig när satelliten färdas med den höga vinkelhastighet som behövs för att bibehålla dess bana . Många MEO- eller LEO -satelliter behövs för att upprätthålla kontinuerlig täckning över ett område. Detta står i kontrast med geostationära satelliter, där en enda satellit, på en mycket högre höjd och rör sig med samma vinkelhastighet som rotationen av jordens yta, ger permanent täckning över ett stort område.

För vissa applikationer, i synnerhet digital anslutning, ger den lägre höjden av MEO- och LEO -satellitkonstellationer fördelar jämfört med en geostationär satellit, med lägre banförluster (reducering av strömkrav och kostnader) och latens. Den utbredningsfördröjningen för en tur-och Internet Protocol överföring via en geostationär satellit kan vara över 600  ms, men så låg som 125  ms för en MEO satellit eller 30  ms för en LEO-system.

Exempel på satellitkonstellationer inkluderar Global Positioning System (GPS), Galileo och GLONASS konstellationer för navigering och geodesi i MEO, Iridium och Globalstar satellittelefoni tjänster och Orbcomm messaging service i LEO, Disaster Monitoring Constellation och RapidEye för fjärranalys i sol- synkrona LEO, ryska Molniya och Tundra kommunikationskonstellationer i mycket elliptisk bana , och satellit bredbandskonstellationer, under uppbyggnad från Starlink och OneWeb i LEO, och i drift från O3b i MEO.

Design

Walker Constellation

Det finns ett stort antal konstellationer som kan tillfredsställa ett visst uppdrag. Vanligtvis är konstellationer utformade så att satelliterna har liknande banor, excentricitet och lutning så att eventuella störningar påverkar varje satellit på ungefär samma sätt. På detta sätt kan geometrin bevaras utan överdriven stationskontroll och därmed minska bränsleförbrukningen och därmed öka satelliternas livslängd. En annan övervägning är att fasningen av varje satellit i ett orbitalplan upprätthåller tillräcklig separation för att undvika kollisioner eller störningar vid omloppsplanskorsningar. Cirkulära banor är populära, för då är satelliten på en konstant höjd som kräver en konstant styrka för att kommunicera.

En klass av cirkulära omloppsgeometrier som har blivit populärt är konstellationen Walker Delta Pattern. Detta har en tillhörande notation för att beskriva den som föreslogs av John Walker. Hans notering är:

i: t/p/f

var:

• jag är lutningen;
• t är det totala antalet satelliter;
• p är antalet jämnt fördelade plan; och
• f är det relativa avståndet mellan satelliter i angränsande plan. Förändringen i sann avvikelse (i grader) för ekvivalenta satelliter i angränsande plan är lika med f × 360 / t .

Till exempel är Galileo Navigation -systemet en Walker Delta 56 °:  24/3/1 konstellation. Det betyder att det finns 24 satelliter i 3 plan lutande i 56 grader, som sträcker sig över 360 grader runt ekvatorn . "1" definierar fasningen mellan planen och hur de är åtskilda. Walker Delta är också känd som Ballard -rosetten, efter AH Ballards liknande tidigare arbete. Ballards notation är (t, p, m) där m är en multipel av fraktionsförskjutningen mellan plan.

En annan populär konstellationstyp är den nära polära Walker Star, som används av Iridium . Här befinner sig satelliterna i nära-polära cirkulära banor över cirka 180 grader, som reser norrut på ena sidan av jorden och söderut på den andra. De aktiva satelliterna i hela Iridium -konstellationen bildar en Walker Star på 86,4 °:  66/6/2, det vill säga fasningen upprepas vartannat plan. Walker använder liknande notering för stjärnor och deltor, vilket kan vara förvirrande.

Dessa uppsättningar av cirkulära banor på konstant höjd kallas ibland för orbitalskal .

Lista över satellitkonstellationer

Navigationssatellitkonstellationer

Kommunikation satellit konstellationer

Sändning

• Sirius satellitradio
• XM satellitradio
• Othernet
• Molniya (avbruten)

Övervakning

• Spire (AIS, ADS-B)
• Iridium (AIS, ADS-B)
• Hiber Global (IoT)
• TDRSS

Tvåvägskommunikation

Vissa system föreslogs men blev aldrig realiserade:

Andra system föreslås eller håller på att utvecklas:

Framsteg

• Boeing Satellite överför applikationen till OneWeb
• LeoSat stängde av helt 2019
• Den OneWeb konstellationen hade 6 pilot satelliter i februari 2019 , 74 satelliter lanseras från och med 21 mars 2020, men ansökte om konkurs den 27 mar 2020
• Starlink : första uppdraget ( Starlink 0 ) lanserades den 24 maj 2019; 955 satelliter avfyrades, 51 deorbiterades, 904 i omloppsbana den 25 november 2020; offentligt betatest i begränsat latitudintervall startade i november 2020
• O3b mPOWER : de första 3 satelliterna som startar Q3 2021; 8 till 2022-2024
• Telesat LEO: två prototyper: lansering 2018
• CASIC Hongyun : prototyp lanserades i december 2018
• CASC Hongyan prototyp som lanserades i december 2018, kan slås samman med Hongyun
• Projekt Kuiper : FCC -ansökan i juli 2019

Jordobservationer satellitkonstellationer

• RADARSAT Constellation
• Planet Labs
• Pléiades 1A och 1B
• RapidEye
• Katastrofövervakningskonstellation
• Ett tåg
• SPOT 6 och SPOT 7
• Spira

Se även

• Satellit internetkonstellation
• Ljusförorening
• Typer av geocentrisk bana

Anteckningar

Referenser

externa länkar

Satellitkonstellationssimuleringsverktyg:

• AVM Dynamics Satellite Constellation Modeler
• SaVi Satellite Constellation Visualization
• Transfinite Visualyse Professional

Mer information:

• Internetarbete med satellitkonstellationer - en doktorsavhandling (2001)
• Lloyds satellitkonstellationer - uppdaterades senast 20 juli 2011
• Undersökning och analys av polär låg jordbana konstellation-IEEE