Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
В GPS созвездия вызовов для 24 спутников , которые будут распределены поровну между шестью орбитальными плоскостями . Обратите внимание, как количество спутников, находящихся в поле зрения из данной точки на поверхности Земли, в этом примере на 40 ° с.ш., изменяется со временем.

Спутниковая группировка представляет собой группу искусственных спутников , работающих вместе в качестве системы. В отличие от одного спутника, группировка может обеспечить постоянное глобальное или почти глобальное покрытие , так что в любое время в любой точке Земли виден хотя бы один спутник. Спутники обычно размещаются в наборах дополнительных орбитальных плоскостей и подключаются к глобально распределенным наземным станциям . Также они могут использовать межспутниковую связь .

Спутниковые группировки не следует путать с группами спутников , которые представляют собой группы спутников, движущихся очень близко друг к другу по почти идентичным орбитам (см. Полеты спутников ), спутниковые программы (например, Landsat ), которые представляют собой поколения спутников, запускаемых последовательно, и группы спутников. , которые представляют собой группы спутников одного производителя или оператора, которые функционируют независимо друг от друга (а не как система).

Обзор [ править ]

Над Очень Большим Телескопом видна яркая вспышка искусственного спутника . Спутниковые созвездия могут оказать влияние на наземную астрономию. [1]

Спутники на низкой околоземной орбите (НОО) часто развертываются в составе спутниковых группировок, поскольку зона покрытия, обеспечиваемая одним спутником НОО, охватывает только небольшую область, которая перемещается по мере движения спутника с высокой угловой скоростью, необходимой для поддержания его орбиты . Для обеспечения непрерывного покрытия территории необходимо множество спутников LEO. Это контрастирует с геостационарными спутниками, где один спутник, движущийся с той же угловой скоростью, что и вращение поверхности Земли, обеспечивает постоянное покрытие большой площади.

Примеры спутниковых группировок включают в себя глобальную систему позиционирования (GPS), группировки Galileo и ГЛОНАСС для навигации и геодезии , службы спутниковой телефонии Iridium и Globalstar, группировку мониторинга бедствий и RapidEye для дистанционного зондирования, службу обмена сообщениями Orbcomm , российскую эллиптическую орбиту Молния и тундра созвездий, крупномасштабный Teledesic , Skybridge и Celestri широкополосногопредложения созвездия 1990-х годов и более поздние системы, такие как O3b или предложение OneWeb .

Для приложений, которые извлекают выгоду из связи с малой задержкой , группировки спутников на низкой околоземной орбите обеспечивают преимущество перед геостационарным спутником, где минимальная теоретическая задержка от земли до спутника составляет около 125 миллисекунд по сравнению с 1–4 миллисекундами для спутника LEO. Созвездие спутников на НОО также может обеспечить большую пропускную способность системы за счет повторного использования частот во всем ее покрытии, причем использование частоты точечного луча аналогично минимальному количеству спутников, необходимых для предоставления услуги, а их орбиты - это отдельная область.

Дизайн [ править ]

Созвездие Уокера [ править ]

Существует большое количество созвездий, которые могут удовлетворить конкретную миссию. Обычно группировки проектируются таким образом, чтобы спутники имели одинаковые орбиты, эксцентриситет и наклонение, так что любые возмущения воздействуют на каждый спутник примерно одинаково. Таким образом, геометрия может быть сохранена без чрезмерного удержания на месте, тем самым снижая расход топлива и, следовательно, увеличивая 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 пересечении плоскостей орбиты. Круговые орбиты популярны, потому что тогда спутник находится на постоянной высоте, и для связи требуется сигнал постоянной мощности.

Класс круговой геометрии орбиты, ставший популярным, - это созвездие Дельта-паттерна Уокера. Для описания этого есть связанная нотация, предложенная Джоном Уокером. [2] Его обозначения:

я: т / п / ж

где: i - наклон;t - общее количество спутников;p - количество равноотстоящих 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 - это созвездие Уокера Дельта 56 °: 24/3/1. Это означает, что есть 24 спутника в 3-х плоскостях с углом наклона 56 градусов, охватывающих 360 градусов вокруг экватора . «1» определяет фазировку между плоскостями и то, как они разнесены. Дельта Уокера также известна как розетка Балларда после аналогичной более ранней работы А.Х. Балларда. [3] [4] Обозначения Балларда: (t, p, m), где m - кратное дробное смещение между плоскостями.

Другой популярный тип созвездия - это приполярная звезда Уокера, которую использует Иридиум . Здесь спутники находятся на околополярных круговых орбитах под углом примерно 180 градусов, перемещаясь на север с одной стороны Земли и на юг с другой. Активные спутники в полном созвездии Иридиум образуют Уокер-звезду 86,4 °: 66/6/2, то есть фазировка повторяется каждые две плоскости. Уокер использует похожие обозначения для звезд и дельт, что может сбивать с толку.

Эти наборы круговых орбит на постоянной высоте иногда называют орбитальными оболочками .

Широкополосный доступ [ править ]

В 2015 году Фарук Хан, тогдашний президент Samsung Research America, опубликовал исследовательский документ, в котором подробно описывается, как можно спроектировать большую группировку широкополосных спутников. [5]

Список спутниковых группировок [ править ]

Созвездия навигационных спутников [ править ]

Основная статья: Спутниковая навигация
Спутниковые созвездия, используемые для навигации
ИмяОператорСпутники и орбиты

(новейший дизайн, без запчастей)

ПокрытиеУслуги)Положение делЛет на службе
Глобальная система позиционирования (GPS)USSF24 в 6 плоскостях на высоте 20180 км (55 ° MEO )ГлобальныйНавигацияОперативный1993-настоящее время
ГЛОНАССРоскосмос24 в 3-х плоскостях на высоте 19 130 км (64 ° 8 'MEO)ГлобальныйНавигацияОперативный1995-настоящее время
ГалилеоGSA , ESA24 в 3-х плоскостях на высоте 23 222 км (56 ° MEO)ГлобальныйНавигацияОперативный2019-настоящее время
BeiDouCNSA3 геостационарный на 35 786 км ( GEO )

3 в 3 самолета на высоте 35 786 км (55 ° ГСО )

24 в 3-х плоскостях на высоте 21 150 км (55 ° MEO)

ГлобальныйНавигацияОперативный2012-настоящее время (Азия)

2018-настоящее время (в мире)

НАВИКISRO3 геостационарный на 35 786 км (GEO)

4 в 2 плоскости на 250-24 000 км (29 ° ГСО)

РегиональныйНавигацияОперативный2018-настоящее время
QZSSJAXA1 геостационар на расстоянии 35 786 км (GEO)

3 в 3 плоскости на высоте 32 600-39 000 (43 ° ГСО)

РегиональныйНавигацияОперативный2018-настоящее время

Созвездия спутников связи [ править ]

См. Также: Спутниковая связь и Категория: Созвездия спутников связи

Вещание [ править ]

  • Блюдо Сеть
  • Спутниковое радио Sirius
  • XM спутниковое радио
  • Othernet
  • Молния (снято с производства)
  • Eutelsat
  • Intelsat

Мониторинг [ править ]

  • Шпиль (AIS, ADS-B)
  • Иридиум (AIS, ADS-B)
  • Hiber Global (Интернет вещей )
  • TDRSS

Двусторонняя связь [ править ]

Группировки спутников оперативной связи
ИмяОператорСозвездиеПокрытиеFreq.Услуги)
Широкополосная глобальная сеть (BGAN)Инмарсат3 геостационарных спутникаОт 82 ° до 82 ° с.доступ в Интернет
Global Xpress (GX)ИнмарсатГеостационарные спутникиКа-диапазондоступ в Интернет
Европейская авиационная сеть (EAN)Инмарсат1 геостационарный спутникРегиональныйS-диапазонДоступ к авиационной сети Интернет
ГлобалстарГлобалстар48 на 1400 км, 52 ° (8 плоскостей) [6]От 70 ° ю.ш. до 70 ° с.ш. [6]Доступ в Интернет, спутниковая телефония
Иридий NEXTИридий66 на 780 км, 86,4 ° (6 плоскостей)ГлобальныйДоступ в Интернет, спутниковая телефония
O3bO3b Networks ( SES SA )20 на высоте 8062 км, 0 ° (круговая экваториальная орбита)От 45 ° ю.ш. до 45 ° с.ш.доступ в Интернет
OrbcommORBCOMM17 на 750 км, 52 ° (OG2)От 65 ° ю.ш. до 65 ° с.ш.«Связь IoT и M2M», АИС
Система оборонной спутниковой связи (DSCS)4-я эскадрилья космических операцийВоенная связь
Широкополосный глобальный SATCOM (WGS)4-я эскадрилья космических операций10 геостационарных спутниковВоенная связь
ViaSatViasat, Inc.4 геостационарных спутникаРазличныйдоступ в Интернет
EutelsatEutelsat20 геостационарных спутниковКоммерческий
ThurayaThuraya2 геостационарных спутникаEMEA и АзияДоступ в Интернет, спутниковая телефония
StarlinkSpaceXНОО в нескольких орбитальных снарядах

~ 1000 спутников на расстоянии 550 км (февраль 2021 г.)
12000 спутников на расстоянии ~ 350-550 км (планируется)

От 44 ° до 52 ° с.ш. (февраль 2021 г.)
Глобальный (планируется)		Ku (12–18 ГГц)
Ka (26,5–40 ГГц)		Доступ в Интернет [7] [8] [9]

Некоторые системы были предложены, но не реализованы:

Заброшенные конструкции группировки спутников связи
ИмяОператорСозвездиеFreq.Услуги)Положение дел
СелестриMotorola63 спутника на 1400 км, 48 ° (7 плоскостей)Ka-диапазон (20/30 ГГц)Глобальные услуги широкополосного доступа в Интернет с малой задержкойЗаброшен в мае 1998 г.
TeledesicTeledesic840 спутников на 700 км, 98,2 ° (21 плоскость) [проект 1994 г.]

288 спутников на 1400 км, 98,2 ° (12 плоскостей) [проект 1997 г.]

Ka-диапазон (20/30 ГГц)100 Мбит / с вверх, 720 Мбит / с вниз глобальный доступ в ИнтернетЗаброшен в октябре 2002 г.

Предлагаются или разрабатываются другие системы:

Предлагаемые группировки интернет-спутников [10]
СозвездиеПроизводительЧислоМассаРаскрыть.Доступен.ВысотаПредлагаетГруппаИнтер-сб.
ссылки
БоингБоинг Спутник1,396-2,956Нет данных2016 г.Нет данных1,200 км
745 миль		широкополосныйV (40 - 75 ГГц)нет [11] [12]
LeoSatThales Alenia78-1081250 кг
2755 фунтов		2015 г.2022 год1,400 км
895 миль		С шагом 100 Мбит / сKa (26,5 - 40 ГГц)оптический [13]
Созвездие OneWebOneWeb
Airbus СП		882-1980 [14]145 кг
320 фунтов		2015 г.2020 [15]1,200 км
745 миль		до 595 Мбит / с [15] с задержкой 32 мс [16]Ku (12–18 ГГц)
Ka (26,5–40 ГГц)		нет [17] [18]
O3b mPOWER
( SES SA )		Боинг72017 г.2021 г.8,000 км
4,970 миль		1 Гбит / с для круизного лайнера от
45 ° S до 45 ° N		Ka (26,5 - 40 ГГц)никто
Телесат LEOAirbus SSTL
SS / Loral [a]		117-512 [19]Нет данных2016 г.2021 г.
1,000–1,248 км 621–775 миль		волоконно-оптический кабельKa (26,5 - 40 ГГц)оптический [20] [21]
Хонюнь [22]CASIC1562017 г.2022 год160–2,000 км
99–1,243 миль
Хунъян [23]CASC320-864 [24]2017 г.2023 г.1,100–1,175 км
684–730 миль
Проект КойперAmazon32362019 г.590–630 км
370–390 миль		56 ° ю.ш. до 56 ° с.ш. [25]
  1. ^ первые два прототипа
Прогресс
  • Boeing Satellite переносит приложение на OneWeb [26]
  • LeoSat полностью отключился в 2019 году [27]
  • OneWeb созвездия было 6 пилотных спутников в феврале 2019 года , 74 спутников , запущенных от 21 марта 2020 [28] , но подали заявление о банкротстве 27 марта 2020 [29] [30]
  • Starlink : первая миссия ( Starlink 0 ) запущена 24 мая 2019 года; 955 спутников запущены, 51 выведен с орбиты, 904 спутника находятся на орбите по состоянию на 25 ноября 2020 года ; публичное бета-тестирование в ограниченном диапазоне широт началось в ноябре 2020 г. [31]
  • O3b mPOWER : в разработке
  • Telesat LEO: два прототипа: запуск в 2018 году
  • CASIC Hongyun : прототип запущен в декабре 2018 года [32]
  • Прототип CASC Hongyan, запущенный в декабре 2018 года [33], может быть объединен с Hongyun [34]
  • Project Kuiper : подача заявки в FCC в июле 2019 г.

Созвездия спутников наблюдения Земли [ править ]

Смотрите также: Список спутников наблюдения Земли
  • Созвездие РАДАРСАТ
  • Planet Labs
  • Плеяды 1A и 1B
  • RapidEye
  • Созвездие мониторинга стихийных бедствий
  • Поезд
  • SPOT 6 и SPOT 7
  • Шпиль

См. Также [ править ]

  • Starlink
  • Созвездие спутникового интернета
  • Световое загрязнение

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «О росте числа спутниковых созвездий» . www.eso.org . Проверено 10 июня 2019 .
  2. ^ JG Walker, Спутниковые созвездия, Журнал Британского межпланетного общества, т. 37, стр. 559-571, 1984.
  3. ↑ AH Ballard, Rosette Constellations of Earth Satellites, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol 16 No. 5, Sep.1980.
  4. ^ JG Walker, Комментарии к "Розеточным созвездиям спутников Земли", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 18 нет. 4, стр. 723-724, ноябрь 1982 г.
  5. ↑ Хан, Фарук (9 августа 2015 г.). «Мобильный Интернет с небес». arXiv : 1508.02383 [ cs.NI ].
  6. ^ a b "Спутники Глобалстар" . www.n2yo.com . Проверено 22 ноября 2019 .
  7. ^ «Вот как Илон Маск планирует использовать SpaceX, чтобы дать Интернет каждому» . CNET . 21 февраля 2018.
  8. ^ «SpaceX собирается запустить 2 спутника Starlink для тестирования гигабитной широкополосной связи» . ISPreview . 14 февраля 2018 . Проверено 10 января 2019 .
  9. ↑ Сентябрь 2020, Майкл Кан, 9; Вечер, 8:04 (09.09.2020). «Задержка спутникового Интернет-сервиса SpaceX составляет менее 20 миллисекунд» . PCMag UK . Проверено 23 октября 2020 .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  10. ↑ Тьерри Дюбуа (19 декабря 2017 г.). "Восемь спутниковых группировок, обещающих Интернет-услуги из космоса" . Авиационная неделя и космические технологии .
  11. ↑ Компания Боинг (22 июня 2016 г.). «SAT-LOA-20160622-00058» . Приложения космической станции FCC . Проверено 23 февраля 2018 года .
  12. ↑ Компания Боинг (22 июня 2016 г.). «SAT-LOA-20161115-00109» . Приложения космической станции FCC . Проверено 23 февраля 2018 года .
  13. ^ LeoSat Enterprises. «НОВЫЙ ТИП СПУТНИКОВОГО СОЗВЕЗДИЯ» . Проверено 23 февраля 2018 года .
  14. ^ «OneWeb просит FCC разрешить еще 1200 спутников» . SpaceNews . 2018-03-20 . Проверено 23 марта 2018 .
  15. ^ a b «Аппаратное обеспечение OneWeb наконец-то собрано вместе» . SpaceNews . 3 октября 2017 . Проверено 21 октября 2018 года .
  16. ^ Brodkin, Джон (2019-07-17). «Спутники OneWeb, работающие на малой высоте от Земли, достигли скорости 400 Мбит / с и задержки 32 мс в новом тесте» . Ars Technica . Проверено 23 октября 2020 .
  17. ^ WorldVu Спутники Limited (28 апреля 2016). «ONEWEB НЕГЕОСТАЦИОНАРНАЯ СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА - ПРИЛОЖЕНИЕ А» . Приложения космической станции FCC . Проверено 23 февраля 2018 года .
  18. ^ WorldVu Спутники Limited (28 апреля 2016). «SAT-LOI-20160428-00041» . Приложения космической станции FCC . Проверено 23 февраля 2018 года .
  19. ^ «Телесат утверждает, что идеальная группировка LEO - это 292 спутника, но может быть 512» . SpaceNews . 11 сентября 2018 . Проверено 10 января 2019 .
  20. ^ Телесат Канада (24 августа 2017). «Технический рассказ Телесат» . Приложения космической станции FCC . Проверено 23 февраля 2018 года .
  21. ^ Телесат Канада (24 августа 2017). «SAT-PDR-20170301-00023» . Приложения космической станции FCC . Проверено 23 февраля 2018 года .
  22. ↑ Чжао, Лэй (5 марта 2018 г.). «Спутник опробует план сети связи» . China Daily . Проверено 20 декабря 2018 года .
  23. ↑ Джонс, Эндрю (13 ноября 2018 г.). «Китай скоро запустит первый спутник связи Hongyan LEO» . GBTimes . Проверено 20 декабря 2018 года .
  24. ^ @ EL2squirrel (12 декабря 2019 г.). «Китайская версия OneWeb: система Hongyan состоит из 864 спутников, с пропускной способностью 8 Тбит / с, орбитальной высотой 1175 км» (твит) . Проверено 16 декабря 2019 г. - через Twitter .
  25. ^ Портер, Джон (2019-04-04). «Amazon запустит тысячи спутников для обеспечения доступа в Интернет по всему миру» . Грань . Проверено 17 ноября 2019 .
  26. ^ "Боинг хочет помочь планам спутника OneWeb" . Продвинутое телевидение. 2017-12-17 . Проверено 21 октября 2018 .
  27. ^ "LeoSat, в отсутствие инвесторов, закрывается" . Журнал Cite требует |magazine=( помощь )
  28. ^ «OneWeb увеличивает мега-созвездие до 74 спутников» . 2020-03-21 . Проверено 7 апреля 2020 .
  29. ^ «Коронавирус: OneWeb обвиняет пандемию в коллапсе» . 2020-03-30 . Проверено 7 апреля 2020 .
  30. ^ «Добровольное заявление о банкротстве не физических лиц» (PDF) . Решения Omni Agent . 2020-03-27 . Проверено 7 апреля 2020 .
  31. ↑ Саманта Мэтьюсон (6 ноября 2020 г.). «SpaceX открывает спутниковый интернет Starlink для публичных бета-тестеров: отчет» .
  32. ↑ Барбоса, Руи С. (21 декабря 2018 г.). «Китайский Long March 11 запускается с первым спутником Hongyun» . NASASpaceFlight.com . Проверено 24 декабря 2018 года .
  33. ↑ Барбоса, Руи (29 декабря 2018 г.). «Long March 2D завершает кампанию 2018 года запуском Hongyan-1» . NASASpaceFlight.com . Проверено 29 декабря 2018 .
  34. ^ @Cosmic_Penguin (14 декабря 2019 г.). «Обратите внимание, что эти спутники CASC упоминаются как часть« национальной спутниковой интернет-системы ». Ходят слухи, что несколько из запланированных китайских частных группировок спутниковых спутников НОО недавно были объединены в одну большую национализированную» (твит) . Проверено 16 декабря 2019 г. - через Twitter .

Внешние ссылки [ править ]

Инструменты моделирования спутниковой группировки:

  • Средство моделирования спутниковой группировки AVM Dynamics
  • Визуализация спутникового созвездия SaVi
  • Transfinite Visualyse Professional

Дополнительная информация:

  • Межсетевое взаимодействие со спутниковыми группировками - кандидатская диссертация (2001 г.)
  • Созвездия спутников Ллойда - последнее обновление 20 июля 2011 г.
  • Исследование и анализ полярной группировки на низкой околоземной орбите-IEEE