Una constelación de satélites es un grupo de satélites artificiales que trabajan juntos como un sistema. A diferencia de un solo satélite, una constelación puede proporcionar una cobertura global o casi global permanente , de modo que en cualquier momento en cualquier lugar de la Tierra al menos un satélite sea visible. Los satélites se colocan típicamente en conjuntos de planos orbitales complementarios y se conectan a estaciones terrestres distribuidas globalmente . También pueden utilizar la comunicación entre satélites .
Las constelaciones de satélites no deben confundirse con los cúmulos de satélites , que son grupos de satélites que se mueven muy juntos en órbitas casi idénticas (ver vuelo de formación de satélites ), programas de satélites (como Landsat ), que son generaciones de satélites lanzados en sucesión, y flotas de satélites. , que son grupos de satélites del mismo fabricante u operador que funcionan independientemente entre sí (no como un sistema).
Descripción general
Los satélites en órbita terrestre media (MEO) y órbita terrestre baja (LEO) a menudo se despliegan en constelaciones de satélites, porque el área de cobertura proporcionada por un solo satélite solo cubre un área pequeña que se mueve a medida que el satélite viaja a la alta velocidad angular necesaria para mantener su órbita . Se necesitan muchos satélites MEO o LEO para mantener una cobertura continua en un área. Esto contrasta con los satélites geoestacionarios , donde un solo satélite, a una altitud mucho mayor y moviéndose a la misma velocidad angular que la rotación de la superficie de la Tierra, proporciona una cobertura permanente en un área grande.
Para algunas aplicaciones, en particular la conectividad digital, la menor altitud de las constelaciones de satélites MEO y LEO proporciona ventajas sobre un satélite geoestacionario, con pérdidas de trayectoria más bajas (reduciendo los requisitos de energía y costos) y latencia. [2] El retardo de propagación para una transmisión de protocolo de Internet de ida y vuelta a través de un satélite geoestacionario puede ser superior a 600 ms, pero tan bajo como 125 ms para un satélite MEO o 30 ms para un sistema LEO. [3]
Ejemplos de constelaciones de satélites incluyen el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), las constelaciones Galileo y GLONASS para navegación y geodesia en MEO, los servicios de telefonía satelital Iridium y Globalstar y el servicio de mensajería Orbcomm en LEO, la Constelación de Monitoreo de Desastres y RapidEye para la detección remota en el sol. constelaciones de comunicaciones sincrónicas LEO, Russian Molniya y Tundra en órbita altamente elíptica , y constelaciones de banda ancha satelital, en construcción desde Starlink y OneWeb en LEO, y operativas desde O3b en MEO.
Diseño
Constelación de caminantes
Hay una gran cantidad de constelaciones que pueden satisfacer una misión en particular. Por lo general, las constelaciones están diseñadas para que los satélites tengan órbitas, excentricidad e inclinación similares, de modo que cualquier perturbación afecte a cada satélite aproximadamente de la misma manera. De esta manera, la geometría se puede preservar sin un mantenimiento excesivo de la estación, lo que reduce el uso de combustible y, por lo tanto, aumenta la vida útil de los satélites. Otra consideración es que la puesta en fase de cada satélite en un plano orbital mantiene una separación suficiente para evitar colisiones o interferencias en las intersecciones del plano orbital. Las órbitas circulares son populares, porque entonces el satélite está a una altitud constante y requiere una señal de fuerza constante para comunicarse.
Una clase de geometrías de órbitas circulares que se ha vuelto popular es la constelación Walker Delta Pattern. Esto tiene una notación asociada para describirlo que fue propuesto por John Walker. [4] Su notación es:
- yo: t / p / f
dónde:
- i es la inclinación;
- t es el número total de satélites;
- p es el número de planos igualmente espaciados; y
- f es el espaciado relativo entre satélites en planos adyacentes. El cambio en la anomalía verdadera (en grados) para satélites equivalentes en planos vecinos es igual af × 360 / t .
Por ejemplo, el sistema de navegación Galileo es una constelación Walker Delta 56 °: 24/3/1. Esto significa que hay 24 satélites en 3 planos inclinados a 56 grados, que abarcan los 360 grados alrededor del ecuador . El "1" define la fase entre los planos y cómo están espaciados. El delta de Walker también se conoce como la roseta de Ballard, después de un trabajo anterior similar de AH Ballard. [5] [6] La notación de Ballard es (t, p, m) donde m es un múltiplo del desplazamiento fraccional entre planos.
Otro tipo de constelación popular es la estrella casi polar Walker, que es utilizada por Iridium . Aquí, los satélites están en órbitas circulares casi polares a lo largo de aproximadamente 180 grados, viajando hacia el norte por un lado de la Tierra y hacia el sur por el otro. Los satélites activos en la constelación completa de Iridium forman una Walker Star de 86,4 °: 66/6/2, es decir, la fase se repite cada dos planos. Walker usa una notación similar para estrellas y deltas, lo que puede resultar confuso.
Estos conjuntos de órbitas circulares a altitud constante a veces se denominan capas orbitales .
Lista de constelaciones de satélites
Nombre | Operador | Satélites y órbitas (último diseño, excluidos los repuestos) | Cobertura | Servicios | Estado | Años en servicio |
---|---|---|---|---|---|---|
Sistema de posicionamiento global (GPS) | USSF | 24 en 6 planos a 20,180 km (55 ° MEO ) | Global | Navegación | Operacional | 1993-presente |
GLONASS | Roscosmos | 24 en 3 aviones a 19.130 km (64 ° 8 'MEO) | Global | Navegación | Operacional | 1995-presente |
Galileo | GSA , ESA | 24 en 3 aviones a 23.222 km (56 ° MEO) | Global | Navegación | Operacional | 2019-presente |
BeiDou | CNSA |
| Global | Navegación | Operacional |
|
NAVIC | ISRO |
| Regional | Navegación | Operacional | 2018-presente |
QZSS | JAXA |
| Regional | Navegación | Operacional | 2018-presente |
Constelaciones de satélites de comunicaciones
Radiodifusión
- Dish Network
- Radio satelital Sirius
- Radio satelital XM
- Othernet
- Molniya (descatalogado)
- Eutelsat
- Intelsat
Vigilancia
- Aguja (AIS, ADS-B)
- Iridio (AIS, ADS-B)
- Hiber Global (IoT)
- TDRSS
Comunicación bidireccional
Nombre | Operador | Diseño de constelaciones | Cobertura | Frec. | Servicios |
---|---|---|---|---|---|
Red de área global de banda ancha (BGAN) | Inmarsat | 3 satélites geoestacionarios | 82 ° S hasta 82 ° N | acceso a Internet | |
Global Xpress (GX) | Inmarsat | Satélites geoestacionarios | Banda Ka | acceso a Internet | |
Red europea de aviación (EAN) | Inmarsat | 1 satélite geoestacionario | Regional | Banda S | Acceso a Internet aeronáutico |
Globalstar | Globalstar | 48 a 1400 km, 52 ° (8 planos) [7] | 70 ° S a 70 ° N [7] | Acceso a Internet, telefonía satelital | |
Iridium SIGUIENTE | Iridio | 66 a 780 km, 86,4 ° (6 planos) | Global | Acceso a Internet, telefonía satelital | |
O3b | SES SA | 20 a 8.062 km, 0 ° (órbita ecuatorial circular) | 45 ° S hasta 45 ° N | Banda Ka | acceso a Internet |
Orbcomm | ORBCOMM | 17 a 750 km, 52 ° (OG2) | 65 ° S hasta 65 ° N | "Comunicación IoT y M2M", AIS | |
Sistema de comunicaciones por satélite de defensa (DSCS) | 4to escuadrón de operaciones espaciales | Comunicaciones militares | |||
SATCOM global de banda ancha (WGS) | 4to escuadrón de operaciones espaciales | 10 satélites geoestacionarios | Comunicaciones militares | ||
ViaSat | Viasat, Inc. | 4 satélites geoestacionarios | Variar | acceso a Internet | |
Eutelsat | Eutelsat | 20 satélites geoestacionarios | Comercial | ||
Thuraya | Thuraya | 2 satélites geoestacionarios | EMEA y Asia | Acceso a Internet, telefonía satelital | |
Starlink | SpaceX | LEO en varias capas orbitales
|
|
| Acceso a Internet [8] [9] [10] |
Se propusieron algunos sistemas pero nunca se realizaron:
Nombre | Operador | Diseño de constelaciones | Frec. | Servicios | Estado |
---|---|---|---|---|---|
Celestri | Motorola | 63 satélites a 1400 km, 48 ° (7 planos) | Banda Ka (20/30 GHz) | Servicios globales de Internet de banda ancha de baja latencia | Abandonado en mayo de 1998 |
Teledesic | Teledesic |
| Banda Ka (20/30 GHz) | 100 Mbit / s arriba, 720 Mbit / s abajo de acceso global a Internet | Abandonado en octubre de 2002 |
Se proponen o se están desarrollando otros sistemas:
Constelación | Fabricante | Número | Peso | Quitar el velo. | Aprovechar. | Altitud | Oferta | Banda | Inter-sat. Enlaces |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Boeing | Satélite de Boeing | 1.396–2.956 | N / A | 2016 | N / A |
| Banda ancha | V (40–75 GHz) | Ninguno [12] [13] |
LeoSat | Thales Alenia | 78–108 |
| 2015 | 2022 |
| Incrementos de 100 Mbit / s | Ka (26,5–40 GHz) | Óptico [14] |
Constelación OneWeb | OneWeb y Airbus JV | 882–1980 [15] |
| 2015 | 2020 [16] |
| Hasta 595 Mbit / s [16] con latencia de 32 ms [17] |
| Ninguno [18] [19] |
O3b mPOWER , ( SES SA ) | Boeing | 11 | 1700 kilogramos | 2017 | 2021 |
|
| Ka (26,5–40 GHz) | Ninguno |
Telesat LEO |
| 117–512 [22] | N / A | 2016 | 2021 | 1.000–1.248 km 621–775 millas | Similar a un cable de fibra óptica | Ka (26,5–40 GHz) | Óptico [23] [24] |
Hongyun [25] | CASIC | 156 | 2017 | 2022 | 160-2.000 km 99-1.243 millas | ||||
Hongyan [26] | CASC | 320-864 [27] | 2017 | 2023 | 1.100-1.175 km 684-730 mi | ||||
Proyecto Kuiper | Amazonas | 3236 | 2019 | 590–630 km 370–390 mi | 56 ° S a 56 ° N [28] |
- ^ primeros dos prototipos
- Progreso
- Boeing Satellite está transfiriendo la aplicación a OneWeb [29]
- LeoSat se cerró por completo en 2019 [30]
- La constelación OneWeb tenía 6 satélites piloto en febrero de 2019 , 74 satélites lanzados al 21 de marzo de 2020 [31] pero se declaró en quiebra el 27 de marzo de 2020 [32] [33]
- Starlink : primera misión ( Starlink 0 ) lanzada el 24 de mayo de 2019; 955 satélites lanzados, 51 desorbitados, 904 en órbita al 25 de noviembre de 2020[actualizar]; La prueba beta pública en un rango de latitud limitado comenzó en noviembre de 2020 [34]
- O3b mPOWER : primeros 3 satélites en lanzar el tercer trimestre de 2021; 8 más en 2022-2024 [35]
- Telesat LEO: dos prototipos: lanzamiento 2018
- CASIC Hongyun : prototipo lanzado en diciembre de 2018 [36]
- El prototipo CASC Hongyan lanzado en diciembre de 2018 [37] podría fusionarse con Hongyun [38]
- Proyecto Kuiper : presentación ante la FCC en julio de 2019
Constelaciones de satélites de observación de la Tierra
- Constelación RADARSAT
- Planet Labs
- Pléiades 1A y 1B
- RapidEye
- Constelación de monitoreo de desastres
- Un tren
- SPOT 6 y SPOT 7
- Aguja
Ver también
- Starlink
- Constelación de Internet por satélite
- Contaminación lumínica
Notas
Referencias
- ^ "Sobre el creciente número de constelaciones de satélites" . www.eso.org . Consultado el 10 de junio de 2019 .
- ^ Constelaciones de LEO y desafíos de seguimiento Satellite Evolution Group, septiembre de 2017, consultado el 26 de marzo de 2021
- ^ Latencia en tiempo real: repensar las redes remotas Telesat, febrero de 2020, consultado el 26 de marzo de 2021
- ^ JG Walker, Constelaciones de satélites, Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica, vol. 37, págs.559-571, 1984
- ^ AH Ballard, Rosette Constellations of Earth Satellites, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol 16 No. 5, septiembre de 1980.
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enlaces externos
Herramientas de simulación de constelaciones de satélites:
- Modelador de constelaciones de satélites AVM Dynamics
- Visualización de constelaciones de satélites SaVi
- Transfinite Visualyse Professional
Más información:
- Internetworking con constelaciones de satélites: una tesis doctoral (2001)
- Constelaciones de satélites de Lloyd's - última actualización el 20 de julio de 2011
- Examen y análisis de la constelación de órbita terrestre baja polar-IEEE