Constelación de satélites

Grupo de satélites artificiales trabajando juntos como un sistema

La constelación GPS requiere que 24 satélites se distribuyan equitativamente en seis planos orbitales . Observe cómo cambia con el tiempo el número de satélites visibles desde un punto determinado de la superficie de la Tierra, en este ejemplo a 40°N.

Una constelación de satélites es un grupo de satélites artificiales que funcionan juntos como un sistema. A diferencia de un único satélite, una constelación puede proporcionar una cobertura global o casi global permanente , de modo que en cualquier momento y en cualquier lugar de la Tierra al menos un satélite sea visible. Los satélites suelen colocarse en conjuntos de planos orbitales complementarios y se conectan a estaciones terrestres distribuidas globalmente . También pueden utilizar comunicaciones entre satélites .

Otros grupos de satélites

Las constelaciones de satélites no deben confundirse con:

• cúmulos de satélites , que son grupos de satélites que se mueven muy cerca unos de otros en órbitas casi idénticas (véase formación de satélites );
• series de satélites o programas de satélites (como Landsat ), que son generaciones de satélites lanzados en sucesión;
• flotas de satélites , que son grupos de satélites del mismo fabricante u operador que funcionan independientemente unos de otros (no como un sistema).

Descripción general

Una brillante llamarada de satélite artificial es visible sobre el Very Large Telescope . Las constelaciones de satélites podrían tener un impacto en la astronomía terrestre. ^[1]

Los satélites en órbita terrestre media (MEO) y órbita terrestre baja (LEO) suelen desplegarse en constelaciones de satélites, porque el área de cobertura proporcionada por un solo satélite solo cubre una pequeña área 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 sobre 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 cobertura permanente sobre 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 menores pérdidas de trayectoria (reduciendo los requisitos de energía y los 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 de más de 600  ms, pero tan bajo como 125  ms para un satélite MEO o 30  ms para un sistema LEO. ^[3]

Entre los ejemplos de constelaciones de satélites se 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 teledetección en LEO heliosincrónico , las constelaciones de comunicaciones rusas Molniya y Tundra en órbita altamente elíptica , y las constelaciones de banda ancha satelitales en construcción de Starlink y OneWeb en LEO, y operativas de O3b en MEO.

Diseño

Constelación Walker

Existe una gran cantidad de constelaciones que pueden satisfacer una misión en particular. Por lo general, las constelaciones se diseñan de modo 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, se puede preservar la geometría sin un mantenimiento excesivo de la posición, lo que reduce el uso de combustible y, por lo tanto, aumenta la vida útil de los satélites. Otra consideración es que la 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, en ese caso, el satélite se encuentra a una altitud constante y requiere una señal de intensidad constante para comunicarse.

Una clase de geometrías de órbita circular que se ha vuelto popular es la constelación del patrón delta de Walker. Esta tiene una notación asociada para describirla que fue propuesta 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 espaciamiento relativo entre satélites en planos adyacentes. El cambio en la anomalía verdadera (en grados) para satélites equivalentes en planos vecinos es igual a f × 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, abarcando los 360 grados alrededor del ecuador . El "1" define la fase entre los planos y cómo están espaciados. La Walker Delta también se conoce como la roseta Ballard, en honor al trabajo similar anterior de AH Ballard. ^{[5] [6]} La notación de Ballard es (t,p,m) donde m es un múltiplo del desplazamiento fraccionario entre planos.

Otro tipo de constelación popular es la estrella Walker casi polar, que utiliza Iridium . En ella, los satélites se encuentran en órbitas circulares casi polares 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 estrella Walker de 86,4°:  66/6/2, es decir, la fase se repite cada dos planos. Walker utiliza una notación similar para las estrellas y las deltas, lo que puede resultar confuso.

A estos conjuntos de órbitas circulares a altitud constante a veces se les denomina capas orbitales.

Capa orbital

En los vuelos espaciales , una envoltura orbital es un conjunto de satélites artificiales en órbitas circulares a una determinada altitud fija . ^[7] En el diseño de constelaciones de satélites, una envoltura orbital suele referirse a una colección de órbitas circulares con la misma altitud y, a menudo, inclinación orbital , distribuidas uniformemente en longitud celeste (y anomalía media ). ^{[ cita requerida ]} Para una inclinación y altitud suficientemente altas, la envoltura orbital cubre todo el cuerpo orbitado. En otros casos, la cobertura se extiende hasta una determinada latitud máxima . ^{[ cita requerida ]}

Varias constelaciones de satélites existentes suelen utilizar una única órbita. Se han propuesto nuevas megaconstelaciones de gran tamaño que constan de múltiples órbitas. ^{[7] [8]}

Lista de constelaciones de satélites

Constelaciones de satélites de navegación

Constelaciones de satélites de comunicaciones

Radiodifusión

• Radio satelital Sirius
• Radio satelital XM
• SES
• Otra red
• Molniya (descontinuado)

Escucha

• Aguja (AIS, ADS-B)
• Iridio (AIS, ADS-B, IoT)
• Miriota (IoT)
• Tecnologías de enjambre (IoT)
• Astrocast (Internet de las cosas)
• TDRSS

acceso a Internet

Se han propuesto o están en desarrollo otros sistemas de acceso a Internet:

Se propusieron algunos sistemas pero nunca se implementaron:

1. primeros dos prototipos

Progreso

• Boeing Satellite está transfiriendo la aplicación a OneWeb ^[27]
• LeoSat cerró por completo en 2019 ^[28]
• La constelación OneWeb tenía 6 satélites piloto en febrero de 2019 , 74 satélites lanzados al 21 de marzo de 2020 ^[29] pero se declaró en quiebra el 27 de marzo de 2020 ^{[30] [31]}
• 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 ^[32]
• O3b mPOWER : los dos primeros satélites se lanzarán en diciembre de 2022; 9 más en 2023-2024, y se espera que el servicio inicial comience en el tercer trimestre de 2023. ^[33]
• Telesat LEO: dos prototipos: lanzamiento en 2018
• CASIC Hongyun: prototipo lanzado en diciembre de 2018 ^[34]
• El prototipo CASC Hongyan se lanzó en diciembre de 2018, ^[35] podría fusionarse con Hongyun ^[36]
• Proyecto Kuiper : presentación ante la FCC en julio de 2019. Prototipos lanzados en octubre de 2023.

Constelaciones de satélites de observación de la Tierra

• Constelación RADARSAT
• Laboratorios Planetarios
• Pléyades 1A y 1B
• Lógica satelital
• Ojo rápido
• Constelación de monitoreo de desastres
• Tren A
• Punto 6 y Punto 7
• Aguja
• Sinspectiva

Véase también

• Constelación de Internet por satélite
• Contaminación lumínica
• Basura espacial
• Tipos de órbita geocéntrica
• Mecánica orbital

Notas

Referencias

1. "Sobre el creciente número de constelaciones de satélites". www.eso.org . Consultado el 10 de junio de 2019 .
2. Constelaciones LEO y desafíos de seguimiento Satellite Evolution Group, septiembre de 2017, consultado el 26 de marzo de 2021
3. Latencia en tiempo real: replanteamiento de las redes remotas Archivado el 21 de julio de 2021 en Wayback Machine Telesat, febrero de 2020, consultado el 26 de marzo de 2021
4. JG Walker, Constelaciones de satélites, Journal of the British Interplanetary Society, vol. 37, págs. 559-571, 1984
5. AH Ballard, Constelaciones en roseta de satélites terrestres, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 16, n.º 5, septiembre de 1980.
6. JG Walker, Comentarios sobre "Constelaciones de rosetas de satélites terrestres", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 18 no. 4, págs. 723-724, noviembre de 1982.
7. SISTEMA DE SATÉLITE NO GEOESTACIONAL SPACEX, Anexo A, INFORMACIÓN TÉCNICA PARA COMPLEMENTAR EL ANEXO S, Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU., 8 de noviembre de 2018, consultado el 19 de noviembre de 2019.
8. "Amazon presenta a la FCC los objetivos de servicio de la constelación, los planes de despliegue y desorbitación". SpaceNews.com . 2019-07-08 . Consultado el 2019-11-22 .
9. "Land Xpress" . Consultado el 1 de noviembre de 2021 .
10. "Satélites Globalstar". www.n2yo.com . Consultado el 22 de noviembre de 2019 .
11. "Así planea Elon Musk utilizar SpaceX para dar internet a todo el mundo". CNET . 21 de febrero de 2018.
12. "SpaceX lanzará dos satélites Starlink para probar la banda ancha Gigabit". ISPreview. 14 de febrero de 2018. Consultado el 10 de enero de 2019 .
13. "La latencia del servicio de Internet por satélite de SpaceX es inferior a 20 milisegundos". PCMag UK . 2020-09-09 . Consultado el 23 de octubre de 2020 .
14. "OneWeb pide a la FCC que autorice 1.200 satélites más". SpaceNews . 20 de marzo de 2018 . Consultado el 23 de marzo de 2018 .
15. Thierry Dubois (19 de diciembre de 2017). "Ocho constelaciones de satélites que prometen servicio de Internet desde el espacio". Semana de la aviación y tecnología espacial .
16. Resultados del SES hasta el 31 de octubre de 2023. Consultado el 31 de octubre de 2023.
17. "Boeing construirá cuatro satélites 702X adicionales para la flota O3b mPOWER de SES" (Nota de prensa). Boeing. 7 de agosto de 2020. Consultado el 29 de marzo de 2021 .
18. SES construye una constelación mPower O3b de 10 terabits, SpaceNews, 11 de septiembre de 2017, consultado el 29 de marzo de 2021
19. "Telesat dice que la constelación LEO ideal es de 292 satélites, pero podría ser de 512". SpaceNews . 11 de septiembre de 2018 . Consultado el 10 de enero de 2019 .
20. Telesat Canada (24 de agosto de 2017). «Telesat Technical Narrative». Aplicaciones de la estación espacial de la FCC . Consultado el 23 de febrero de 2018 .
21. Telesat Canada (24 de agosto de 2017). «SAT-PDR-20170301-00023». Aplicaciones de la estación espacial de la FCC . Consultado el 23 de febrero de 2018 .
22. Zhao, Lei (5 de marzo de 2018). «Satélite probará plan para red de comunicaciones». China Daily . Consultado el 20 de diciembre de 2018 .
23. Jones, Andrew (13 de noviembre de 2018). «China lanzará pronto el primer satélite de comunicaciones LEO de la constelación Hongyan». GBTimes . Archivado desde el original el 20 de diciembre de 2018. Consultado el 20 de diciembre de 2018 .
24. EL2squirrel (cedro) (12 de diciembre de 2019). «Versión china de OneWeb: el sistema Hongyan consta de 864 satélites, con 8 Tbps de ancho de banda, altitud orbital 1175 km». Twitter . Consultado el 16 de diciembre de 2019 .
25. Jewett, Rachel (31 de marzo de 2022). "Hanwha Systems planea una constelación LEO de 2000 satélites para aplicaciones de movilidad". Vía satélite . Consultado el 12 de julio de 2022 .
26. Porter, Jon (4 de abril de 2019). «Amazon lanzará miles de satélites para ofrecer Internet en todo el mundo». The Verge . Consultado el 17 de noviembre de 2019 .
27. "Boeing quiere ayudar a OneWeb con sus planes satelitales". Advanced Television. 2017-12-17 . Consultado el 2018-10-21 .
28. "LeoSat cierra por falta de inversores". Noticias del espacio .
29. "OneWeb aumenta su megaconstelación a 74 satélites". 21 de marzo de 2020. Consultado el 7 de abril de 2020 .
30. "Coronavirus: OneWeb culpa a la pandemia del colapso". 2020-03-30 . Consultado el 2020-04-07 .
31. "Petición voluntaria para personas que no son particulares que solicitan la quiebra" (PDF) . Omni Agent Solutions . 2020-03-27 . Consultado el 2020-04-07 .
32. Samantha Mathewson (6 de noviembre de 2020). "SpaceX abre el internet satelital Starlink a los probadores beta públicos: informe".
33. SpaceX lanza el primer par de satélites O3b mPower SpaceNews. 16 de diciembre de 2022. Consultado el 27 de diciembre de 2022
34. Barbosa, Rui C. (21 de diciembre de 2018). «Lanzan la Long March 11 china con el primer satélite Hongyun». NASASpaceFlight.com . Consultado el 24 de diciembre de 2018 .
35. Barbosa, Rui (29 de diciembre de 2018). «La Larga Marcha 2D concluye la campaña de 2018 con el lanzamiento de Hongyan-1». NASASpaceFlight.com . Consultado el 29 de diciembre de 2018 .
36. @Cosmic_Penguin (14 de diciembre de 2019). "Observe que estos satélites de CASC se mencionan como parte de un "sistema nacional de Internet por satélite". Hay rumores de que varias de las constelaciones de satélites de comunicaciones LEO privadas chinas planeadas han sido recientemente absorbidas por una gran constelación nacionalizada" ( Tweet ) . Consultado el 16 de diciembre de 2019 – vía Twitter .

Enlaces externos

Herramientas de simulación de constelaciones de satélites:

• Modelador de constelaciones satelitales AVM Dynamics
• Visualización de la constelación de satélites SaVi
• Visualyse Profesional Transfinito

Más información:

• Interconexión de redes con constelaciones de satélites: tesis doctoral (2001)
• Constelaciones de satélites de Lloyd's: última actualización: 20 de julio de 2011
• Examen y análisis de la constelación de órbita terrestre baja polar - IEEE