Спутниковое созвездие
Спутниковая группировка — это группа искусственных спутников, работающих вместе как система. В отличие от одного спутника, созвездие может обеспечивать постоянное глобальное или почти глобальное покрытие , так что в любой момент времени на Земле будет виден хотя бы один спутник. Спутники обычно размещаются в наборах взаимодополняющих орбитальных плоскостей и подключаются к глобально распределенным наземным станциям . Они также могут использовать межспутниковую связь .
Другие спутниковые группы
[ редактировать ]Спутниковые группировки не следует путать с:
- кластеры спутников , которые представляют собой группы спутников, движущихся очень близко друг к другу по почти одинаковым орбитам (см. « Полет спутниковых группировок» );
- серии спутников или спутниковые программы (например, Landsat ), которые представляют собой поколения спутников, запускаемых последовательно;
- спутниковые флоты , представляющие собой группы спутников одного производителя или оператора, которые функционируют независимо друг от друга (не как система).
Обзор
[ редактировать ]
Спутники на средней околоземной орбите (MEO) и низкой околоземной орбите (LEO) часто развертываются в спутниковых группировках, поскольку зона покрытия, обеспечиваемая одним спутником, покрывает лишь небольшую территорию, которая перемещается по мере движения спутника с высокой угловой скоростью, необходимой для поддержания его орбита . Для поддержания непрерывного покрытия территории необходимо множество спутников MEO или LEO. Это контрастирует с геостационарными спутниками, где один спутник, находящийся на гораздо большей высоте и движущийся с той же угловой скоростью, что и вращение поверхности Земли, обеспечивает постоянное покрытие на большой территории.
Для некоторых приложений, в частности для цифровой связи, меньшая высота группировок спутников MEO и LEO обеспечивает преимущества по сравнению с геостационарными спутниками с меньшими потерями на трассе (снижение требований к мощности и затратами) и задержкой. [2] для Задержка распространения туда и обратно передачи по интернет-протоколу через геостационарный спутник может составлять более 600 мс, но всего 125 мс для спутника MEO или 30 мс для системы LEO. [3]
Примеры спутниковых группировок включают систему глобального позиционирования (GPS), Galileo и ГЛОНАСС группировки для навигации и геодезии на средней околоземной орбите, Iridium и Globalstar службы спутниковой телефонии и службу обмена сообщениями Orbcomm на околоземной орбите, группировку мониторинга стихийных бедствий и RapidEye для дистанционного зондирования на солнечной орбите. синхронная НОО, российские «Молния» группировки связи и «Тундра» на высокоэллиптической орбите , а также спутниковые группировки широкополосной связи, строящиеся Starlink и OneWeb на НОО и действующие с O3b на СОО.
Дизайн
[ редактировать ]Созвездие Уокера
[ редактировать ]Существует большое количество созвездий, которые могут удовлетворить ту или иную миссию. Обычно группировки проектируются так, чтобы спутники имели одинаковые орбиты, эксцентриситет и наклонение, чтобы любые возмущения влияли на каждый спутник примерно одинаково. Таким образом, геометрия может быть сохранена без чрезмерного удержания на месте, что снижает расход топлива и, следовательно, увеличивает срок службы спутников. Еще одно соображение заключается в том, что фазировка каждого спутника в орбитальной плоскости обеспечивает достаточное разделение, чтобы избежать столкновений или помех на пересечениях плоскостей орбиты. Круговые орбиты популярны, поскольку тогда спутник находится на постоянной высоте и для связи требуется сигнал постоянной мощности.
Класс круговых орбит, ставший популярным, - это созвездие Уокера Дельта.Для его описания есть соответствующее обозначение, предложенное Джоном Уокером. [4] Его обозначения:
- я: т/п/ж
где:
- я — наклон;
- t – общее количество спутников;
- p — количество равноотстоящих друг от друга плоскостей; и
- f — относительное расстояние между спутниками в соседних плоскостях. Изменение истинной аномалии (в градусах) для эквивалентных спутников в соседних плоскостях равно f ×360/ t .
Например, навигационная система Galileo представляет собой созвездие Walker Delta 56°: 24/3/1. Это означает, что существует 24 спутника в 3 плоскостях, наклоненных под углом 56 градусов, охватывающих 360 градусов вокруг экватора . Цифра «1» определяет фазировку между плоскостями и их расположение. Дельта Уокера также известна как розетка Балларда, в честь аналогичной более ранней работы А. Х. Балларда. [5] [6] Обозначение Балларда: (t,p,m), где m кратно дробному смещению между плоскостями.
Другой популярный тип созвездия — околополярная Ходячая звезда, которую использует Иридиум . Здесь спутники находятся на околополярных круговых орбитах примерно на 180 градусов, перемещаясь на север с одной стороны Земли и на юг с другой. Активные спутники полного созвездия Иридиум образуют Звезду Уокера 86,4°: 66/6/2, т.е. фазировка повторяется каждые две плоскости. Уокер использует аналогичные обозначения для звезд и дельт, что может сбивать с толку.
Эти наборы круговых орбит на постоянной высоте иногда называют орбитальными оболочками.
Орбитальная оболочка
[ редактировать ]В космическом полете орбитальная оболочка — совокупность искусственных спутников, находящихся на круговых орбитах на определенной фиксированной высоте . [7] При проектировании спутниковых группировок под орбитальной оболочкой обычно понимают совокупность круговых орбит одинаковой высоты и, зачастую, наклонения орбиты . распределены равномерно по небесной долготе (и имеют среднюю аномалию ). [ нужна ссылка ] При достаточно большом наклонении и высоте орбитальная оболочка покрывает все тело, находящееся на орбите. В других случаях покрытие распространяется до определенной максимальной широты . [ нужна ссылка ]
Несколько существующих спутниковых группировок обычно используют одну орбитальную оболочку. новые крупные мегасозвездия , состоящие из нескольких орбитальных оболочек. Были предложены [7] [8]
Список спутниковых созвездий
[ редактировать ]Навигационные спутниковые группировки
[ редактировать ]| Имя | Оператор | Спутники и орбиты (последняя разработка, без запасных частей) | Покрытие | Услуги | Статус | Лет на службе |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Глобальная система позиционирования (GPS) | USSF | 24 в 6 плоскостях на высоте 20 180 км (55° MEO ) | Глобальный | Навигация | Оперативный | 1993 – настоящее время |
| ГЛОНАСС | Роскосмос | 24 в 3 плоскостях на высоте 19 130 км (64°8' MEO) | Глобальный | Навигация | Оперативный | 1995 – настоящее время |
| Галилео | ЕУСПА , ЕКА | 24 в 3 плоскостях на высоте 23 222 км (56° MEO) | Глобальный | Навигация | Оперативный | 2019 – настоящее время |
| Бэйдоу | CNSA | Глобальный | Навигация | Оперативный |
| |
| БОЛЕЕ | ИСРО |
| Региональный | Навигация | Оперативный | 2018 – настоящее время |
| КЗСС | ДЖАКСА |
| Региональный | Навигация | Оперативный | 2018 – настоящее время |
Группировки спутников связи
[ редактировать ]Вещание
[ редактировать ]- Спутниковое радио Сириус
- Спутниковое радио XM
- ЕГО
- Другая сеть
- Molniya (discontinued)
Мониторинг
[ редактировать ]- Шпиль (АИС, АДС-Б)
- Иридиум (АИС, АДС-Б, Интернет вещей)
- Мириота (Интернет вещей)
- Роевые технологии (IoT)
- Астрокаст (Интернет вещей)
- ТДРСС
доступ в Интернет
[ редактировать ]| Имя | Оператор | Дизайн созвездия | Покрытие | Частота. | Услуги |
|---|---|---|---|---|---|
| Широкополосная глобальная сеть (BGAN) | Инмарсат | 3 геостационарных спутника | от 82°ю.ш. до 82°с.ш. | доступ в Интернет | |
| Глобал Экспресс (GX) | Инмарсат | 5 геостационарных спутников [9] | К Группа | доступ в Интернет | |
| Глобалстар | Глобалстар | 48 на высоте 1400 км, 52° (8 плоскостей) [10] | от 70°ю.ш. до 70°с.ш. [10] | Доступ в Интернет, спутниковая телефония | |
| Иридий | Иридиум Коммуникейшнс | 66 на высоте 780 км, 86,4° (6 плоскостей) | Глобальный |
| Доступ в Интернет, спутниковая телефония |
| О3б | ЕГО | 20 на высоте 8062 км, 0° (круговая экваториальная орбита) | от 45°ю.ш. до 45°с.ш. | К Группа | доступ в Интернет |
| Орбкомм | ОРБКОММ | 17 на высоте 750 км, 52° (OG2) | от 65°ю.ш. до 65°с.ш. | Интернет вещей и M2M , АИС | |
| Система оборонной спутниковой связи (DSCS) | 4-я эскадрилья космических операций | Военная связь | |||
| Широкополосная глобальная спутниковая связь (WGS) | 4-я эскадрилья космических операций | 10 геостационарных спутников | Военная связь | ||
| ВиаСат | Виасат, Инк. | 4 геостационарных спутника | Варьируясь | доступ в Интернет | |
| Ютелсат | Ютелсат | 20 геостационарных спутников | Коммерческий | ||
| Турайя | Турайя | 2 геостационарных спутника | Европа, Ближний Восток и Африка и Азия | L-диапазон | Доступ в Интернет, спутниковая телефония |
| Старлинк | SpaceX | НОО в нескольких орбитальных оболочках
|
| доступ в Интернет [11] [12] [13] | |
| OneWeb Созвездие | Eutelsat (завершено слияние в сентябре 2023 г.) | 882–1980 [14] (планируется) Общее количество действующих спутников: 634 по состоянию на 20 мая 2023 г. | Глобальный | доступ в Интернет |
Предлагаются или разрабатываются и другие системы доступа в Интернет:
| Созвездие | Производитель | Число | Масса | Раскрыть. | Доступно. | Высота | Предложение | Группа | Между субб. ссылки |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ИРИС² | Европейское космическое агентство | подлежит уточнению | подлежит уточнению | ||||||
| O3b mPOWER , ( СЭС ) | Боинг | 13 | 1700 кг | 2017 | 2 квартал 2024 г. [16] |
| Ка ) (26,5–40 ГГц | Никто | |
| Телесат ЛЕО | 117–512 [19] | — | 2016 | 2027 | 1000–1248 км 621–775 миль | Похож на оптоволоконный кабель | Ка ) (26,5–40 ГГц | Оптический [20] [21] | |
| Хонгюн [22] | КАСИК | 156 | 2017 | 2022 | 160–2000 км 99–1243 миль | ||||
| Хунъянь [23] | ШЛЕМ | 320-864 [24] | 2017 | 2023 | 1100–1175 км 684–730 миль | ||||
| Ханва Системы [25] | 2000 | 2022 | 2025 | ||||||
| Проект Койпер | Амазонка | 3236 | 2019 | 2024 | 590–630 км 370–390 миль | от 56°ю.ш. до 56°с.ш. [26] |
Некоторые системы были предложены, но так и не реализованы:
| Имя | Оператор | Дизайн созвездия | Частота. | Услуги | Заброшенная дата |
|---|---|---|---|---|---|
| Селестри | Моторола | 63 спутника на высоте 1400 км, 48° (7 плоскостей) | К а диапазон (20/30 ГГц) | Глобальные широкополосные интернет-услуги с низкой задержкой | 1998 май |
| Теледезик | Теледезик |
| К а диапазон (20/30 ГГц) | Глобальный доступ в Интернет со скоростью 100 Мбит/с вверх и 720 Мбит/с вниз | 2002 октябрь |
| ЛеоСат | Фалес Аления | 78–108 спутников на расстоянии 1400 км. | Ка ) (26,5–40 ГГц | Высокоскоростной широкополосный Интернет | 2019 |
- ^ первые два прототипа
- Прогресс
- Boeing Satellite переносит приложение на OneWeb [27]
- LeoSat полностью закрылся в 2019 году [28]
- группировка OneWeb имела 6 пилотных спутников В феврале 2019 года , по состоянию на 21 марта 2020 года запущено 74 спутника. [29] но подал заявление о банкротстве 27 марта 2020 г. [30] [31]
- Starlink : первая миссия ( Starlink 0 ) запущена 24 мая 2019 года; По состоянию на 25 ноября 2020 г. запущено 955 спутников, 51 выведен с орбиты, 904 на орбите. [update]; Публичное бета-тестирование в ограниченном диапазоне широт началось в ноябре 2020 г. [32]
- O3b mPOWER : первые два спутника запущены в декабре 2022 года; еще 9 в 2023–2024 годах, а первоначальный запуск ожидается в третьем квартале 2023 года. [33]
- Telesat LEO: два прототипа: запуск в 2018 году
- CASIC Hongyun : прототип запущен в декабре 2018 года. [34]
- Прототип CASC Hongyan запущен в декабре 2018 года. [35] может быть объединено с Хонгюн [36]
- Project Kuiper : подача заявки в FCC в июле 2019 года. Прототипы выпущены в октябре 2023 года.
Группировки спутников наблюдения Земли
[ редактировать ]- Созвездие РАДАРСАТ
- Планета Лабс
- Плеяды 1А и 1Б
- Сателлогик
- RapidEye
- Созвездие мониторинга стихийных бедствий
- поезд А
- ТОЧКА 6 и ТОЧКА 7
- Шпиль
- Синспективный
См. также
[ редактировать ]
- Созвездие спутникового интернета
- Световое загрязнение
- Космический мусор
- Типы геоцентрической орбиты
- Орбитальная механика
Примечания
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Об увеличении числа спутниковых группировок» . www.eso.org . Проверено 10 июня 2019 г.
- ^ Созвездия LEO и проблемы отслеживания Satellite Evolution Group, сентябрь 2017 г., по состоянию на 26 марта 2021 г.
- ^ Задержка в реальном времени: переосмысление удаленных сетей. Архивировано 21 июля 2021 г. на Wayback Machine Telesat, февраль 2020 г., по состоянию на 26 марта 2021 г.
- ^ Дж. Г. Уокер, Спутниковые созвездия, Журнал Британского межпланетного общества, том. 37, стр. 559-571, 1984 г.
- ^ А.Х. Баллард, Розетковые созвездия спутников Земли, Транзакции IEEE по аэрокосмическим и электронным системам, Том 16, № 5, сентябрь 1980 г.
- ^ Дж. Г. Уокер, Комментарии к «Розетке созвездия спутников Земли», IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 18 нет. 4, стр. 723–724, ноябрь 1982 г.
- ^ Перейти обратно: а б НЕГЕОСТАЦИОНАРНАЯ СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА SPACEX, Приложение A, ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ДОПОЛНЕНИЯ ГРАФИКОВ , Федеральная комиссия по связи США, 8 ноября 2018 г., по состоянию на 19 ноября 2019 г.
- ^ «Amazon излагает FCC цели обслуживания созвездий, планы их развертывания и вывода с орбиты» . SpaceNews.com . 08.07.2019 . Проверено 22 ноября 2019 г.
- ^ «Лэнд Экспресс» . Проверено 1 ноября 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Спутники Глобалстар» . www.n2yo.com . Проверено 22 ноября 2019 г.
- ^ «Вот как Илон Маск планирует использовать SpaceX, чтобы предоставить доступ к Интернету каждому» . CNET . 21 февраля 2018 г.
- ^ «SpaceX собирается запустить два спутника Starlink для тестирования гигабитной широкополосной связи» . ISPreview . 14 февраля 2018 года . Проверено 10 января 2019 г.
- ^ «Задержка спутникового интернет-сервиса SpaceX составляет менее 20 миллисекунд» . PCMag Великобритания . 09.09.2020 . Проверено 23 октября 2020 г.
- ^ «OneWeb просит FCC разрешить запуск еще 1200 спутников» . Космические новости . 20 марта 2018 г. Проверено 23 марта 2018 г.
- ^ Тьерри Дюбуа (19 декабря 2017 г.). «Восемь спутниковых группировок, обещающих интернет-услуги из космоса» . Неделя авиации и космических технологий .
- ^ Результаты SES с начала 2023 г. SES 31 октября 2023 г. По состоянию на 31 октября 2023 г.
- ^ «Boeing построит четыре дополнительных спутника 702X для парка O3b mPOWER компании SES» (пресс-релиз). Боинг. 7 августа 2020 г. Проверено 29 марта 2021 г.
- ^ SES строит 10-терабитную группировку O3b mPower , SpaceNews, 11 сентября 2017 г., по состоянию на 29 марта 2021 г.
- ^ «Telesat утверждает, что идеальная группировка LEO состоит из 292 спутников, но может быть и 512» . Космические новости . 11 сентября 2018 года . Проверено 10 января 2019 г.
- ^ Telesat Canada (24 августа 2017 г.). «Технический рассказ Telesat» . Применение космической станции FCC . Проверено 23 февраля 2018 г.
- ^ Telesat Canada (24 августа 2017 г.). «САТ-ПДР-20170301-00023» . Применение космической станции FCC . Проверено 23 февраля 2018 г.
- ^ Чжао, Лэй (5 марта 2018 г.). «Спутник проверит план сети связи» . Китайская газета . Проверено 20 декабря 2018 г.
- ^ Джонс, Эндрю (13 ноября 2018 г.). «Китай скоро запустит первый спутник связи Хунъянь на околоземной орбите» . GBTimes . Архивировано из оригинала 20 декабря 2018 года . Проверено 20 декабря 2018 г.
- ^ EL2белка (кедр) (12 декабря 2019 г.). «Китайская версия OneWeb: система Хунъянь состоит из 864 спутников с пропускной способностью 8 Тбит/с, высотой орбиты 1175 км» . Твиттер . Проверено 16 декабря 2019 г.
- ^ Джуэтт, Рэйчел (31 марта 2022 г.). «Hanwha Systems планирует группировку на околоземной орбите из 2000 спутников для мобильных приложений» . Через спутник . Проверено 12 июля 2022 г.
- ^ Портер, Джон (04 апреля 2019 г.). «Amazon запустит тысячи спутников для обеспечения интернетом по всему миру» . Грань . Проверено 17 ноября 2019 г.
- ^ «Boeing хочет помочь OneWeb в планах спутников» . Продвинутое телевидение. 17 декабря 2017 г. Проверено 21 октября 2018 г.
- ^ «LeoSat, в отсутствие инвесторов, закрывается» . Космические новости .
- ^ «OneWeb увеличивает мегагруппировку до 74 спутников» . 21 марта 2020 г. Проверено 7 апреля 2020 г.
- ^ «Коронавирус: OneWeb винит пандемию в коллапсе» . 30 марта 2020 г. Проверено 7 апреля 2020 г.
- ^ «Добровольное заявление для нефизических лиц, подающих заявление о банкротстве» (PDF) . Омни-агентские решения . 27 марта 2020 г. Проверено 7 апреля 2020 г.
- ^ Саманта Мэтьюсон (6 ноября 2020 г.). «SpaceX открывает спутниковый интернет Starlink для публичных бета-тестеров: отчет» .
- ^ SpaceX запускает первую пару спутников O3b mPower SpaceNews. 16 декабря 2022 г. По состоянию на 27 декабря 2022 г.
- ^ Барбоза, Руй К. (21 декабря 2018 г.). «Китайский «Великий марш-11» запускает первый спутник «Хонгюн» . NASASpaceFlight.com . Проверено 24 декабря 2018 г.
- ^ Барбоса, Руи (29 декабря 2018 г.). «Великий поход 2D завершает кампанию 2018 года запуском Хунъянь-1» . NASASpaceFlight.com . Проверено 29 декабря 2018 г.
- ^ @Cosmic_Penguin (14 декабря 2019 г.). «Обратите внимание, что эти спутники CASC упоминаются как часть «национальной системы спутникового Интернета». Ходят слухи, что несколько запланированных китайских частных группировок спутников LEO недавно были объединены в одну большую национализированную группировку» ( Твиттер ) . Проверено 16 декабря 2019 г. - через Twitter .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
Инструменты моделирования спутниковых группировок:
- Разработчик моделей спутниковых группировок AVM Dynamics
- Визуализация группировки спутников SaVi
- Трансфинитный Visualyse Professional
Дополнительная информация: