Satelitní konstelace - Satellite constellation

The GPS konstelace požaduje, aby bylo 24 satelitů rozděleno rovnoměrně mezi šest orbitální letadla. Všimněte si, jak se počet satelitů v pohledu z daného bodu na povrchu Země, v tomto příkladu při 40 ° N, mění s časem.

A satelitní konstelace je skupina umělé satelity pracovat společně jako systém. Na rozdíl od jediného satelitu může konstelace poskytovat trvalé globální nebo téměř globální Dosah, takže kdykoli všude na Zemi je viditelný alespoň jeden satelit. Družice jsou obvykle umístěny v sadách doplňkových orbitální letadla a připojit se k globálně distribuovaným pozemní stanice. Mohou také použít mezidružicová komunikace.

Satelitní konstelace by se neměla zaměňovat satelitní klastry, což jsou skupiny satelitů pohybujících se velmi blízko u sebe na téměř identických drahách (viz létání satelitní formace ), satelitní programy (jako Landsat ), což jsou generace satelitů vypouštěných postupně, a satelitní flotily, což jsou skupiny satelitů od stejného výrobce nebo operátora, které fungují nezávisle na sobě (nikoli jako systém).

Přehled

Jasný umělý paprsek satelitu je viditelný nad VLT. Satelitní konstelace mohou mít pravděpodobně dopad na pozemskou astronomii.[1]

Družice obíhající na nízké Zemi (LEO) jsou často rozmístěny v družicových souhvězdích, protože oblast pokrytí poskytovaná jediným satelitem LEO pokrývá pouze malou oblast, která se pohybuje, jak se satelit pohybuje na vysoké úhlová rychlost potřebné k udržení obíhat. K udržení nepřetržitého pokrytí oblasti je zapotřebí mnoho satelitů LEO. To kontrastuje s geostacionární satelity, kde jediný satelit pohybující se stejnou úhlovou rychlostí jako otáčení zemského povrchu poskytuje trvalé pokrytí na velké ploše.

Příklady satelitních konstelací zahrnují Globální Polohovací Systém (GPS), Galileo a GLONASS souhvězdí pro navigace a geodézie, Iridium a Globalstar satelitní telefonní služby, Souhvězdí pro monitorování katastrof a RapidEye pro dálkový průzkum Země Orbcomm služba zasílání zpráv, ruština eliptická dráha Molniya a souhvězdí tundry, ve velkém měřítku Teledesic Skybridge a Celestri širokopásmové připojení konstelační návrhy 90. let a novější systémy jako např O3b nebo OneWeb návrh.

Pro aplikace, které těží z nízké latence komunikace „LEO satelitní konstelace poskytují výhodu oproti geostacionárnímu satelitu, kde minimální teoretická latence od země k satelitu je přibližně 125 milisekund, ve srovnání s 1–4 milisekundami pro satelit LEO. Satelitní konstelace LEO může také poskytovat větší kapacitu systému opakovaným kmitočtem v celém jeho pokrytí, s bodový paprsek využívání frekvence je analogické minimálnímu počtu satelitů potřebných k poskytování služby a jejich oběžné dráhy - jsou pole samo o sobě.

Design

Walker Constellation

Existuje velké množství konstelací, které mohou uspokojit konkrétní misi. Souhvězdí jsou obvykle navržena tak, aby satelity měly podobné oběžné dráhy, výstřednost a sklon, takže jakékoli poruchy ovlivňují každý satelit přibližně stejným způsobem. Tímto způsobem lze zachovat geometrii bez nadměrného udržování stanice, čímž se sníží spotřeba paliva a tím se zvýší životnost satelitů. Další úvaha spočívá v tom, že fázování každého satelitu v orbitální rovině udržuje dostatečnou vzdálenost, aby se zabránilo kolizím nebo interferenci na křižovatkách v rovině oběžné dráhy. Kruhové oběžné dráhy jsou populární, protože pak je satelit v konstantní nadmořské výšce, která vyžaduje ke komunikaci signál konstantní síly.

Třída kruhových geometrií oběžné dráhy, která se stala populární, je souhvězdí Walker Delta Pattern. Má přidružený zápis, který ji popisuje a kterou navrhl John Walker.[2] Jeho notace je:

i: t / p / f

kde:i je sklon;t je celkový počet satelitů;str je počet rovnoměrně rozmístěných letadel; aF je relativní vzdálenost mezi satelity v sousedních rovinách. Změna skutečné anomálie (ve stupních) pro ekvivalentní satelity v sousedních rovinách je rovna F*360/t.

Například Navigační systém Galileo je Walker Delta 56 °: souhvězdí 24/3/1. To znamená, že existuje 24 satelitů ve 3 rovinách nakloněných o 56 stupňů, které překlenují 360 stupňů kolem rovník. „1“ definuje fázování mezi rovinami a způsob, jakým jsou rozmístěny. Walkerova Delta je také známá jako Ballardova růžice, po podobné dřívější práci A. H. Ballarda.[3][4] Ballardova notace je (t, p, m), kde m je násobek zlomkového odsazení mezi rovinami.

Dalším populárním typem konstelace je téměř polární Walker Star, kterou používá Iridium. Tady jsou satelity na téměř polárních kruhových drahách napříč přibližně 180 stupňů, které cestují na sever na jedné straně Země a na jih na druhé straně. Aktivní satelity v úplném souhvězdí Iridium tvoří hvězdu Walker 86,4 °: 66/6/2, tj. Fázování se opakuje každé dvě roviny. Walker používá podobnou notaci pro hvězdy a delty, což může být matoucí.

Tyto sady kruhových oběžných drah ve stálé nadmořské výšce jsou někdy označovány jako orbitální granáty.

Širokopásmové připojení

V roce 2015 Farooq Khan poté prezidentem Samsung Research America zveřejnil výzkumný dokument poskytující podrobnosti o tom, jak lze navrhnout velkou satelitní širokopásmovou konstelaci.[5]

Seznam satelitních konstelací

Souhvězdí družicových navigací

Hlavní článek: Satelitní navigace
Satelitní konstelace používané pro navigaci
názevOperátorDružice a oběžné dráhy

(nejnovější design, kromě náhradních dílů)

DosahSlužbyPostaveníRoky v provozu
Globální Polohovací Systém (GPS)USSF24 v 6 letadlech na 20 180 km (55 ° MEO)GlobálníNavigaceProvozní1993-dosud
GLONASSRoscosmos24 ve 3 letadlech na 19 130 km (64 ° 8 'MEO)GlobálníNavigaceProvozní1995-dosud
GalileoGSA, ESA24 ve 3 rovinách na 23 222 km (56 ° MEO)GlobálníNavigaceProvozní2019-současnost
BeiDouCNSA3 geostacionární na 35 786 km (GEO)

3 ve 3 letadlech na 35 786 km (55 ° GSO)

24 ve 3 letadlech na 21 150 km (55 ° MEO)

GlobálníNavigaceProvozní2012-současnost (Asie)

2018-současnost (globálně)

NAVICISRO3 geostacionární na 35 786 km (GEO)

4 ve 2 rovinách na 250-24 000 km (29 ° GSO)

RegionálníNavigaceProvozní2018-dosud
QZSSJAXA1 geostacionární na 35 786 km (GEO)

3 ve 3 rovinách při 32 600 - 39 000 (43 ° GSO)

RegionálníNavigaceProvozní2018-dosud

Konstelace komunikačních satelitů

Viz také: Satelitní komunikace a Kategorie: Souhvězdí družicových komunikací

Vysílání

Monitorování

Obousměrná komunikace

Provozní komunikační družicová konstelace
názevOperátorSouhvězdí DesignDosahFrekvenceSlužby
Broadband Global Area Network (BGAN)Inmarsat3 geostacionární satelity82 ° jižní šířky až 82 ° severní šířkyPřístup na internet
Global Xpress (GX)InmarsatGeostacionární satelityKa-bandPřístup na internet
Evropská letecká síť (EAN)Inmarsat1 geostacionární satelitRegionálníS-pásmoLetecký přístup k internetu
GlobalstarGlobalstar48 na 1400 km, 52 ° (8 letadel)[6]70 ° S až 70 ° N[6]Přístup k internetu, satelitní telefonie
Iridium DALŠÍIridium66 na 780 km, 86,4 ° (6 letadel)GlobálníPřístup k internetu, satelitní telefonie
O3bSítě O3b (SES S.A. )20 na 8 062 km, 0 ° (kruhová rovníková dráha)45 ° J až 45 ° severní šířkyPřístup na internet
OrbcommORBCOMM17 na 750 km, 52 ° (OG2)65 ° S až 65 ° N"IoT a M2M komunikace", AIS
Obranný satelitní komunikační systém (DSCS)4. letka vesmírných operacíVojenská komunikace
Širokopásmový globální SATCOM (WGS)4. letka vesmírných operací10 geostacionárních satelitůVojenská komunikace
ViaSatViasat, Inc.4 geostacionární satelityRůznéPřístup na internet
EutelsatEutelsat20 geostacionárních satelitůKomerční
ThurayaThuraya2 geostacionární satelityEMEA a AsiiPřístup k internetu, satelitní telefonie

Některé systémy byly navrženy, ale nikdy nebyly realizovány:

Opuštěné komunikační satelitní konstelace
názevOperátorSouhvězdí DesignFrekvenceSlužbyPostavení
CelestriMotorola63 satelitů na 1400 km, 48 ° (7 letadel)Pásmo Ka (20/30 Ghz)Globální širokopásmové internetové služby s nízkou latencíOpuštěný v květnu 1998
TeledesicTeledesic840 satelitů na 700 km, 98,2 ° (21 letadel) [design 1994]

288 satelitů na 1400 km, 98,2 ° (12 letadel) [design z roku 1997]

Pásmo Ka (20/30 Ghz)100 Mbit / s nahoru, 720 Mbit / s dolů globální přístup k internetuOpuštěný v říjnu 2002

Jsou navrhovány nebo v současné době vyvíjeny další systémy:

Navrženo internetové satelitní konstelace[7]
SouhvězdíVýrobceČísloHmotnostOdhalit.Využijte.Nadmořská výškaNabídkaKapelaMezi sat.
Odkazy
BoeingSatelitní Boeing1,396-2,956N / A2016N / A1200 km
745 mil		širokopásmové připojeníPROTI (40 - 75 GHz)žádný [8][9]
LeoSatThales Alenia78-1081250 kg
2,755 lb.		201520221400 km
895 mil		100 Mbit / s přírůstkyKa (26,5 - 40 GHz)optický [10]
Souhvězdí OneWebOneWeb
Airbus JV		882-1980[11]145 kg
320 lb.		20152020[12]1200 km
745 mil		až 595 Mbit / s[12] s latencí 32 ms[13]Ku (12–18 GHz)
Ka (26,5 - 40 GHz)		žádný [14][15]
StarlinkSpaceX4,425-11,943260 kg20152020[16]550 až 1325 km
341-823 mil		až 1 Gbit / s[17] s 20ms latencí[18]Ku (12–18 GHz)
Ka (26,5 - 40 GHz)		optický[19]
O3b mPOWER
(SES S.A. )		Boeing7201720218 000 km
4 970 mil		1 Gbit / s pro výletní loď
45 ° J až 45 ° severní šířky		Ka (26,5 - 40 GHz)žádný
Telesat LEVAirbus SSTL
SS / Loral[A]		117-512[20]N / A201620211 000–1 248 km
621–775 mil		optické vlákno jako kabelKa (26,5 - 40 GHz)optický [21][22]
Hongyun[23]CASIC15620172022160–2 000 km
99–1 243 mil
Hongyan[24]CASC320-864[25]201720231 100–1 175 km
684–730 mil
Projekt KuiperAmazonka32362019590–630 km
370–390 mi		56 ° J až 56 ° severní šířky[26]
  1. ^ první dva prototypy
Pokrok

Souhvězdí družic pro pozorování Země

Viz také: Seznam satelitů pro pozorování Země

Viz také

Poznámky

Reference

  1. ^ „O rostoucím počtu družicových konstelací“. www.eso.org. Citováno 10. června 2019.
  2. ^ J. G. Walker, Satelitní konstelace, Journal of the British Interplanetary Society, sv. 37, str. 559-571, 1984
  3. ^ A. H. Ballard, Rosette Constellations of Earth Satellites, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, sv. 16, č. 5, září 1980.
  4. ^ J. G. Walker, Komentáře k „Růžicovým souhvězdím zemských satelitů“, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, sv. 18 č. 4, str. 723-724, listopad 1982.
  5. ^ Khan, Farooq (9. srpna 2015). „Mobilní internet z nebes“. arXiv:1508.02383 [CS. NI ].
  6. ^ A b „Satelity Globalstar“. www.n2yo.com. Citováno 2019-11-22.
  7. ^ Thierry Dubois (19. prosince 2017). „Osm souhvězdí satelitu slibujících internetové služby z vesmíru“. Týden letectví a vesmírné technologie.
  8. ^ Společnost Boeing (22. června 2016). „SAT-LOA-20160622-00058“. Aplikace vesmírné stanice FCC. Citováno 23. února 2018.
  9. ^ Společnost Boeing (22. června 2016). „SAT-LOA-20161115-00109“. Aplikace vesmírné stanice FCC. Citováno 23. února 2018.
  10. ^ Podniky LeoSat. „NOVÝ TYP SATELITNÍ KONSTELACE“. Citováno 23. února 2018.
  11. ^ „OneWeb žádá FCC o povolení dalších 1 200 satelitů“. SpaceNews. 2018-03-20. Citováno 2018-03-23.
  12. ^ A b „OneWeb hardware se konečně spojil“. SpaceNews. 3. října 2017. Citováno 21. října 2018.
  13. ^ Brodkin, Jon (2019-07-17). „Nízkozemské satelity OneWebu v novém testu dosáhly latence 400 Mb / s a ​​32 ms“. Ars Technica. Citováno 2020-10-23.
  14. ^ WorldVu Satellites Limited (28. dubna 2016). „JEDEN TÝDNÝ NE GEOSTACIONÁLNÍ SATELITNÍ SYSTÉM - DODATEK A“. Aplikace vesmírné stanice FCC. Citováno 23. února 2018.
  15. ^ WorldVu Satellites Limited (28. dubna 2016). „SAT-LOI-20160428-00041“. Aplikace vesmírné stanice FCC. Citováno 23. února 2018.
  16. ^ „Musk otřásá SpaceX v závodě o vytvoření startovacího okna satelitu: zdroje“. Reuters. 30. října 2018. Citováno 10. ledna 2019.
  17. ^ „SpaceX se chystá vypustit 2 satelity Starlink k testování gigabitového širokopásmového připojení“. ISPreview. 14. února 2018. Citováno 10. ledna 2019.
  18. ^ Září 2020, Michael Kan 9; P.m, 8:04 (09.09.2020). „Latence satelitní internetové služby SpaceX přichází za méně než 20 milisekund“. PCMag UK. Citováno 2020-10-23.CS1 maint: číselné názvy: seznam autorů (odkaz)
  19. ^ „Takto plánuje Elon Musk využít SpaceX k poskytování internetu všem“. CNET. 21. února 2018.
  20. ^ „Telesat říká, že ideální konstelací LEO je 292 satelitů, ale mohlo by jich být 512“. SpaceNews. 11. září 2018. Citováno 10. ledna 2019.
  21. ^ Telesat Canada (24. srpna 2017). „Technický příběh Telesat“. Aplikace vesmírné stanice FCC. Citováno 23. února 2018.
  22. ^ Telesat Canada (24. srpna 2017). „SAT-PDR-20170301-00023“. Aplikace vesmírné stanice FCC. Citováno 23. února 2018.
  23. ^ Zhao, Lei (5. března 2018). „Satelitní testuje plán komunikační sítě“. Čína denně. Citováno 20. prosince 2018.
  24. ^ Jones, Andrew (13. listopadu 2018). "Čína brzy vypustí první hongyanský LEO komunikační konstelační satelit". GBTimes. Citováno 20. prosince 2018.
  25. ^ @ EL2squirrel (12. prosince 2019). „Čínská verze OneWeb: Systém Hongyan se skládá z 864 satelitů s šířkou pásma 8 TB / s, orbitální nadmořská výška 1175 km“ (Tweet). Citováno 16. prosince 2019 - přes Cvrlikání.
  26. ^ Porter, Jon (04.04.2019). „Amazon vypustí tisíce satelitů, aby poskytoval internet po celém světě“. The Verge. Citováno 2019-11-17.
  27. ^ „Boeing chce pomoci satelitním plánům OneWeb“. Pokročilá televize. 17. 12. 2017. Citováno 2018-10-21.
  28. ^ „LeoSat, chybějící investoři, se vypíná“. Cite magazine vyžaduje | časopis = (Pomoc)
  29. ^ „OneWeb zvyšuje mega-konstelaci na 74 satelitů“. 2020-03-21. Citováno 2020-04-07.
  30. ^ „Koronavirus: OneWeb viní pandemii za kolaps“. 2020-03-30. Citováno 2020-04-07.
  31. ^ „Dobrovolná petice za podání žádosti o bankrot pro fyzické osoby“ (PDF). Omni Agent Solutions. 2020-03-27. Citováno 2020-04-07.
  32. ^ Samantha Mathewson (6. listopadu 2020). „SpaceX otevírá satelitní internet Starlink veřejným beta testerům: zpráva“.
  33. ^ Barbosa, Rui C. (21. prosince 2018). „Čínský dlouhý březen 11 startuje s prvním satelitem Hongyun“. NASASpaceFlight.com. Citováno 24. prosince 2018.
  34. ^ Barbosa, Rui (29. prosince 2018). „Long March 2D uzavírá kampaň roku 2018 spuštěním Hongyan-1“. NASASpaceFlight.com. Citováno 29. prosince 2018.
  35. ^ @Cosmic_Penguin (14. prosince 2019). „Všimněte si, že tyto satelity z CASC jsou zmíněny jako součást„ národního satelitního internetového systému. “Existují pověsti, že několik plánovaných čínských soukromých konstelací LEO bylo nedávno absorbováno do jednoho velkého znárodněného“ (Tweet). Citováno 16. prosince 2019 - přes Cvrlikání.

externí odkazy

Nástroje pro simulaci satelitní konstelace:

Více informací: