Constelação de satélites - Satellite constellation
Uma constelação de satélites é um grupo de satélites artificiais trabalhando juntos como um sistema. Ao contrário de um único satélite, uma constelação pode fornecer cobertura global permanente ou quase global , de forma que, a qualquer momento em qualquer lugar da Terra, pelo menos um satélite seja visível. Os satélites são normalmente colocados em conjuntos de planos orbitais complementares e se conectam a estações terrestres globalmente distribuídas . Eles também podem usar comunicação entre satélites .
Outros grupos de satélites
As constelações de satélites não devem ser confundidas com:
- aglomerados de satélites , que são grupos de satélites que se movem muito próximos em órbitas quase idênticas (veja a formação de satélites voando );
- séries de satélites ou programas de satélite (como Landsat ), que são gerações de satélites lançados em sucessão;
- frotas de satélites , que são grupos de satélites do mesmo fabricante ou operador que funcionam independentemente uns dos outros (não como um sistema).
Visão geral
Os satélites em órbita terrestre média (MEO) e órbita terrestre baixa (LEO) são frequentemente implantados em constelações de satélites, porque a área de cobertura fornecida por um único satélite cobre apenas uma pequena área que se move enquanto o satélite viaja na alta velocidade angular necessária para manter sua órbita . Muitos satélites MEO ou LEO são necessários para manter a cobertura contínua sobre uma área. Isso contrasta com os satélites geoestacionários , onde um único satélite, em uma altitude muito maior e movendo-se na mesma velocidade angular da rotação da superfície da Terra, fornece cobertura permanente sobre uma grande área.
Para algumas aplicações, em particular a conectividade digital, a menor altitude das constelações de satélites MEO e LEO oferece vantagens em relação a um satélite geoestacionário, com menores perdas de percurso (reduzindo os requisitos de energia e custos) e latência. O atraso de propagação para uma transmissão de ida e volta do protocolo da Internet através de um satélite geoestacionário pode ser superior a 600 ms, mas tão baixo quanto 125 ms para um satélite MEO ou 30 ms para um sistema LEO.
Exemplos de constelações de satélites incluem o Sistema de Posicionamento Global (GPS), as constelações Galileo e GLONASS para navegação e geodésia no MEO, os serviços de telefonia por satélite Iridium e Globalstar e o serviço de mensagens Orbcomm em LEO, a Constelação de Monitoramento de Desastres e RapidEye para sensoriamento remoto no sol. LEO síncrona , constelações de comunicações Russas Molniya e Tundra em órbita altamente elíptica e constelações de banda larga por satélite, em construção a partir de Starlink e OneWeb em LEO, e operacionais a partir de O3b em MEO.
Projeto
Walker Constellation
Há um grande número de constelações que podem cumprir uma missão específica. Normalmente, as constelações são projetadas de forma que os satélites tenham órbitas, excentricidades e inclinações semelhantes, de modo que quaisquer perturbações afetem cada satélite aproximadamente da mesma maneira. Desta forma, a geometria pode ser preservada sem excessiva manutenção de estação, reduzindo assim o uso de combustível e, portanto, aumentando a vida útil dos satélites. Outra consideração é que a fase de cada satélite em um plano orbital mantém separação suficiente para evitar colisões ou interferência nas interseções do plano orbital. As órbitas circulares são populares porque o satélite está em uma altitude constante, exigindo um sinal de força constante para se comunicar.
Uma classe de geometrias de órbita circular que se tornou popular é a constelação Walker Delta Pattern. Isso tem uma notação associada para descrevê-lo, que foi proposta por John Walker. Sua notação é:
- i: t / p / f
Onde:
- i é a inclinação;
- t é o número total de satélites;
- p é o número de planos igualmente espaçados; e
- f é o espaçamento relativo entre satélites em planos adjacentes. A mudança na anomalia verdadeira (em graus) para satélites equivalentes em planos vizinhos é igual af × 360 / t .
Por exemplo, o sistema de navegação Galileo é uma constelação Walker Delta 56 °: 24/3/1. Isso significa que há 24 satélites em 3 planos inclinados a 56 graus, abrangendo 360 graus ao redor do equador . O "1" define a fase entre os planos e como eles são espaçados. O Walker Delta também é conhecido como a roseta de Ballard, em homenagem ao trabalho anterior semelhante de AH Ballard. A notação de Ballard é (t, p, m) onde m é um múltiplo do deslocamento fracionário entre os planos.
Outro tipo de constelação popular é a Walker Star quase polar, que é usada pelo Iridium . Aqui, os satélites estão em órbitas circulares quase polares em aproximadamente 180 graus, viajando para o norte de um lado da Terra e para o sul do outro. Os satélites ativos em toda a constelação de Iridium formam uma Walker Star de 86,4 °: 66/6/2, ou seja, a fase se repete a cada dois planos. Walker usa notação semelhante para estrelas e deltas, o que pode ser confuso.
Esses conjuntos de órbitas circulares em altitude constante são às vezes chamados de cascas orbitais .
Lista de constelações de satélites
Nome | Operador | Satélites e órbitas (projeto mais recente, excluindo peças sobressalentes) |
Cobertura | Serviços | Status | Anos de serviço |
---|---|---|---|---|---|---|
Sistema de Posicionamento Global (GPS) | USSF | 24 em 6 aviões a 20.180 km (55 ° MEO ) | Global | Navegação | Operacional | 1993 - presente |
GLONASS | Roscosmos | 24 em 3 aviões a 19.130 km (64 ° 8 'MEO) | Global | Navegação | Operacional | 1995 – presente |
Galileo | GSA , ESA | 24 em 3 aviões a 23.222 km (56 ° MEO) | Global | Navegação | Operacional | 2019 - presente |
BeiDou | CNSA | Global | Navegação | Operacional | ||
NAVIC | ISRO | Regional | Navegação | Operacional | 2018 - presente | |
QZSS | JAXA | Regional | Navegação | Operacional | 2018 - presente |
Constelações de satélites de comunicações
Transmissão
- Sirius Satellite Radio
- XM Satellite Radio
- Othernet
- Molniya (descontinuado)
Monitoramento
- Spire (AIS, ADS-B)
- Iridium (AIS, ADS-B)
- Hiber Global (IoT)
- TDRSS
Comunicação bidirecional
Nome | Operador | Desenho de constelação | Cobertura | Frequencia. | Serviços |
---|---|---|---|---|---|
Rede de área global de banda larga (BGAN) | Inmarsat | 3 satélites geoestacionários | 82 ° S a 82 ° N | Acesso à internet | |
Global Xpress (GX) | Inmarsat | Satélites geoestacionários | Banda Ka | Acesso à internet | |
Rede Europeia de Aviação (EAN) | Inmarsat | 1 satélite geoestacionário | Regional | Banda S | Acesso à Internet aeronáutica |
Globalstar | Globalstar | 48 a 1400 km, 52 ° (8 planos) | 70 ° S a 70 ° N | Acesso à Internet, telefonia via satélite | |
Iridium PRÓXIMO | Iridium | 66 a 780 km, 86,4 ° (6 planos) | Global | Acesso à Internet, telefonia via satélite | |
O3b | SES SA | 20 a 8.062 km, 0 ° (órbita equatorial circular) | 45 ° S a 45 ° N | Banda Ka | Acesso à internet |
Orbcomm | ORBCOMM | 17 a 750 km, 52 ° (OG2) | 65 ° S a 65 ° N | "Comunicação IoT e M2M", AIS | |
Sistema de comunicações por satélite de defesa (DSCS) | 4º Esquadrão de Operações Espaciais | Comunicações militares | |||
Wideband Global SATCOM (WGS) | 4º Esquadrão de Operações Espaciais | 10 satélites geoestacionários | Comunicações militares | ||
ViaSat | Viasat, Inc. | 4 satélites geoestacionários | Variando | Acesso à internet | |
Eutelsat | Eutelsat | 20 satélites geoestacionários | Comercial | ||
Thuraya | Thuraya | 2 satélites geoestacionários | EMEA e Ásia | Acesso à Internet, telefonia via satélite | |
Starlink | SpaceX | LEO em várias conchas orbitais | Acesso à internet |
Alguns sistemas foram propostos, mas nunca realizados:
Nome | Operador | Desenho de constelação | Frequencia. | Serviços | Status |
---|---|---|---|---|---|
Celestri | Motorola | 63 satélites a 1400 km, 48 ° (7 aviões) | Banda Ka (20/30 GHz) | Serviços globais de Internet de banda larga de baixa latência | Abandonado em maio de 1998 |
Teledésico | Teledésico | Banda Ka (20/30 GHz) | 100 Mbit / s de acesso, 720 Mbit / s de acesso global à Internet | Abandonado em outubro de 2002 |
Outros sistemas são propostos ou em desenvolvimento:
constelação | Fabricante | Número | Peso | Revele. | Aproveitar. | Altitude | Oferta | Banda | Inter-sat. links |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Boeing | Boeing Satellite | 1.396-2.956 | N / D | 2016 | N / D | Banda larga | V (40-75 GHz) | Nenhum | |
LeoSat | Thales Alenia | 78-108 | 2015 | 2022 | Incrementos de 100 Mbit / s | Ka (26,5-40 GHz) | Ótico | ||
Constelação OneWeb | OneWeb e Airbus JV | 882-1980 | 2015 | 2020 | Até 595 Mbit / s com latência de 32 ms | Nenhum | |||
O3b mPOWER , ( SES SA ) | Boeing | 11 | 1700 kg | 2017 | 2021 | Ka (26,5-40 GHz) | Nenhum | ||
Telesat LEO | 117-512 | N / D | 2016 | 2021 | 1.000-1.248 km 621-775 mi |
Tipo cabo de fibra ótica | Ka (26,5-40 GHz) | Ótico | |
Hongyun | CASIC | 156 | 2017 | 2022 | 160–2.000 km 99–1.243 mi |
||||
Hongyan | CASC | 320-864 | 2017 | 2023 | 1.100-1.175 km 684-730 mi |
||||
Projeto Kuiper | Amazonas | 3236 | 2019 | 590-630 km 370-390 mi |
56 ° S a 56 ° N |
- Progresso
- Boeing Satellite está transferindo o aplicativo para OneWeb
- LeoSat foi totalmente desativado em 2019
- A constelação OneWeb tinha 6 satélites piloto em fevereiro de 2019 , 74 satélites lançados em 21 de março de 2020, mas entraram em processo de falência em 27 de março de 2020
- Starlink : primeira missão ( Starlink 0 ) lançada em 24 de maio de 2019; 955 satélites lançados, 51 desorbitados, 904 em órbita em 25 de novembro de 2020; teste beta público em intervalo de latitude limitado iniciado em novembro de 2020
- O3b mPOWER : primeiros 3 satélites a lançar Q3 2021; Mais 8 em 2022-2024
- Telesat LEO: dois protótipos: lançamento em 2018
- CASIC Hongyun : protótipo lançado em dezembro de 2018
- Protótipo CASC Hongyan lançado em dezembro de 2018, pode ser fundido com Hongyun
- Projeto Kuiper : pedido à FCC em julho de 2019
Constelações de satélites de observação da Terra
- Constelação RADARSAT
- Planet Labs
- Pléiades 1A e 1B
- RapidEye
- Constelação de monitoramento de desastres
- Um trem
- SPOT 6 e SPOT 7
- Pináculo
Veja também
Notas
Referências
links externos
Ferramentas de simulação de constelação de satélites:
- AVM Dynamics Satellite Constellation Modeler
- Visualização de constelação de satélite SaVi
- Transfinite Visualyse Professional
Mais Informações:
- Internetworking with satellite constelations - a PhD thesis (2001)
- Constelações de satélites Lloyd's - última atualização em 20 de julho de 2011
- Exame e análise da constelação de órbita terrestre polar baixa-IEEE