Constelação de satélites

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 ou quase global permanente, de modo que, a qualquer momento, em qualquer lugar da Terra, pelo menos um satélite esteja visível. Os satélites são normalmente colocados em conjuntos de planos orbitais complementares e conectam-se a estações terrestres distribuídas globalmente. Eles também podem usar comunicação entre satélites.

Outros grupos de satélites

As constelações de satélites não devem ser confundidas com:

• clusters de satélite, que são grupos de satélites que se movem muito perto em órbitas quase idênticas (ver satélite formação voando);
• série de satélite ou programas de satélite (como Landsat), que são gerações de satélites lançados em sucessão;
• frotas de satélite, que são grupos de satélites do mesmo fabricante ou operador que funcionam independentemente um do outro (não como um sistema).

Visão geral

Satélites em órbita terrestre média (MEO) e em 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 à medida que o satélite viaja em alta velocidade angular. necessário para manter sua órbita. Muitos satélites MEO ou LEO são necessários para manter uma cobertura contínua sobre uma área. Isto contrasta com os satélites geoestacionários, onde um único satélite, a uma altitude muito mais elevada e movendo-se à mesma velocidade angular da rotação da superfície da Terra, proporciona cobertura permanente sobre uma grande área.

Para algumas aplicações, em particular a conectividade digital, a menor altitude das constelações de satélites MEO e LEO proporciona vantagens em relação a um satélite geoestacionário, com menores perdas de caminho (reduzindo os requisitos e custos de energia) e latência. O atraso de propagação para uma transmissão de protocolo de Internet de ida e volta por meio 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 no LEO, a Constelação de Monitorização de Desastres e RapidEye para deteção remota nas constelações de comunicações solar-síncronas LEO, russas Molniya e Tundra em órbita altamente elíptica, e constelações de banda larga de satélite, em construção a partir de Starlink e OneWeb em LEO, e operacionais a partir de O3b em MEO.

Projeto

Constelação de Caminhantes

Existe um grande número de constelações que podem satisfazer uma missão específica. Normalmente as constelações são projetadas de forma que os satélites tenham órbitas, excentricidade e inclinação semelhantes, de modo que quaisquer perturbações afetem cada satélite aproximadamente da mesma maneira. Desta forma, a geometria pode ser preservada sem manutenção excessiva da estação, reduzindo assim o consumo de combustível e aumentando assim a vida útil dos satélites. Outra consideração é que o faseamento de cada satélite em um plano orbital mantém separação suficiente para evitar colisões ou interferências 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. Isto tem uma notação associada para descrevê-lo, proposta por John Walker. Sua notação é:

i: t/p/f

onde:

• Eu... é a inclinação;
• ) é o número total de satélites;
• p é o número de aviões igualmente espaçados; e
• f é o espaçamento relativo entre satélites em aviões adjacentes. A mudança na verdadeira anomalia (em graus) para satélites equivalentes em aviões vizinhos é igual a f × 360 / ).

Por exemplo, o sistema de navegação Galileo é uma constelação Walker Delta 56°: 24/3/1. Isto significa que existem 24 satélites em 3 planos inclinados a 56 graus, abrangendo 360 graus em torno do equador. O "1" define o faseamento entre os planos e como eles são espaçados. O Walker Delta também é conhecido como roseta de Ballard, em homenagem ao trabalho anterior semelhante de A. H. 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 estrela Walker quase polar, usada pela 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 Iridium formam uma Estrela Walker 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 conchas orbitais.

Concha orbital

No voo espacial, uma concha orbital é um conjunto de satélites artificiais em órbitas circulares a uma determinada altitude fixa. No projeto de constelações de satélites, uma concha orbital geralmente se refere a uma coleção de órbitas circulares com a mesma altitude e, muitas vezes, inclinação orbital, distribuído uniformemente na longitude celestial (e anomalia média). Para uma inclinação e altitude suficientemente elevadas, a concha orbital cobre todo o corpo orbitado. Noutros casos a cobertura estende-se até uma determinada latitude máxima.

Várias constelações de satélites existentes normalmente usam uma única camada orbital. Foram propostas novas grandes megaconstelações que consistem em múltiplas conchas orbitais.

Lista de constelações por satélite

Constelações de satélites de navegação

Constelações de satélites de comunicações

Transmissão

• Sirius Satellite Radio
• XM Rádio por satélite
• SES
• Outras
• Molniya (descontinuado)

Monitoramento

• Spire (AIS, ADS-B)
• Iridium (AIS, ADS-B, IoT)
• Myriota (IoT)
• Swarm Technologies (IoT)
• Astrocast (IoT)
• TDRSS

Acesso à Internet

Outros sistemas de acesso à Internet são propostos ou estão sendo desenvolvidos:

Alguns sistemas foram propostos, mas nunca realizados:

Progressos

• Boeing Satellite está transferindo a aplicação para OneWeb
• LeoSat fechou completamente em 2019
• A constelação OneWeb teve 6 satélites piloto em fevereiro de 2019, 74 satélites lançados a partir de 21 de março de 2020, mas entrou para a falência em 27 de março de 2020
• Starlink: primeira missão (Starlink 0) lançada em 24 de maio de 2019; 955 satélites lançados, 51 deorbitados, 904 em órbita a partir de 25 de novembro de 2020; teste beta público em faixa de latitude limitada começou em novembro de 2020
• O3b mPOWER: os primeiros 2 satélites lançaram dezembro de 2022; 9 mais em 2023-2024, com o início inicial de serviço esperado no Q3 2023.
• Telesat LEO: dois protótipos: lançamento de 2018
• PROCESSOS Hongyun: protótipo lançado em dezembro de 2018
• CASC protótipo de Hongyan lançado em dezembro de 2018, pode ser fundido com Hongyun
• Projeto Kuiper: arquivamento FCC em julho de 2019. Protótipos lançados em outubro de 2023.

Constelações de satélites de observação da Terra

• RADAS Constelação
• Laboratório de planetas
• Pléiades 1A e 1B
• Satélite
• Rápido.
• Monitoramento de desastres
• Uma formação
• SPOT 6 e SPOT 7
• Spire