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Sous un Constellation par satellite Comprendre une disposition des satellites qui servent un objectif commun. Une constellation par satellite dans laquelle les satellites volent dans la même direction à une distance constante est appelée formation de satellite. Dans de nombreux cas, une constellation par satellite est utilisée pour la couverture globale d’un service (par exemple, navigation par satellite, communication par satellite et autres). Une couverture globale signifie que les zones d’éclairage des satellites couvrent complètement la surface de la terre, de sorte qu’au moins un satellite peut être atteint à tout moment sur Terre (mais toujours en fonction des conditions locales données).

Constellation par satellite GPS

Histoire [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Les premières personnes qui ont publié des publications via la constellation par satellite à Global Cover étaient L. Vargo (1960: «Modèles orbitaux pour les systèmes satellites» ), D. Lüders (1961: «Réseaux satellites pour une couverture zonale continue» ) et R. Easton, R. Brescia (1969: «Constellations satellites visibles en continu» ). En raison des travaux de J. G. Walker (70s) et de sa notation, une constellation avec des voies satellites circulaires sur diverses hauteurs d’orbite et avec diverses lentilles ferroviaires, cela a été nommé d’après lui: la constellation de Walker. Par la suite, des constellations qu’une couverture de service mondiale, avec quatre satellites sur des pistes en orbite elliptique, une avec trois satellites et une avec trois satellites avec trois satellites, a été publiée.

Conception d’une constellation par satellite [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Couverture de service de la constellation du Satellite Global Star

Couverture de service de la constellation de satellite Iridium

Le défi de la conception d’une constellation est de sélectionner les paramètres correspondants. Les différents paramètres d’orbite, tels que la hauteur d’orbite, la forme, l’excentricité, l’inclinaison, etc., peuvent varier pour les satellites d’une constellation, ce qui signifie que la complexité géométrique de la constellation augmente. Les paramètres d’orbite et leurs dépendances sont variés [d’abord] [2] , de sorte que quatre paramètres essentiels ne sont présentés que brièvement:

L’une des premières questions concerne la couverture du service. Cela prend en compte les domaines de la Terre où une organisation souhaite offrir un service. Donc B. Les capuchons polaires de moins d’intérêt, depuis le reste de la surface de la terre (voir Global Star vs Iridium). D’un autre côté, seule la couverture de service d’un État peut être particulièrement importante. Le type de couverture de service, que ce soit à l’échelle mondiale ou partiellement, influence considérablement le type de constellation.

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D’un point de vue financier, le nombre de satellites, en raison de la construction et du transport, joue un rôle important. Les coûts de la construction du système de communication Iridium avec 66 à 93 satellites sont d’environ 5 milliards de dollars ou le système successeur est estimé de 72 à 81 $ à 2,9 milliards de dollars. [3] [4] Le nombre de satellites influence l’orbite nécessaire pour couvrir un service ou la forme géométrique de la constellation. Cependant, le nombre de satellites n’est pas le seul moteur de coût, les technologies à utiliser, la hauteur d’orbite (conditions environnementales) ou l’infrastructure du sol jouent un autre rôle important. C’est toi. Reconnaissant le système de navigation par satellite Galileo, qui malgré le nombre plus faible de satellite de 30 coûts de 6,7 à 6,9 milliards d’euros. [5]

Si la portée souhaitée de la couverture de service est connue, la hauteur d’orbite avec le type de constellation détermine considérablement le nombre requis de satellites. Cependant, avec l’augmentation de la hauteur d’orbite, le rayonnement augmente en raison de la diminution de la force du champ magnétique de la Terre. Cela augmente les coûts de développement du type satellite. De plus, les performances de transmission requises avec l’augmentation de la hauteur d’orbite et le décalage du temps dû au chemin de communication augmentent. En utilisant diverses formes d’orbite, telles que la circulaire, l’elliptique et leur alignement, le nombre de satellites peut être réduit en augmentant la complexité de constellation géométrique. En raison du grand nombre de paramètres, cette optimisation est effectuée numériquement dans la pratique.

Le modèle de constellation ou le type détermine la couverture du service, au moyen de la variation du nombre de niveaux d’orbite et de leur inclination. Donc z. Par exemple, une couverture de service des capuchons polaires dans une constellation de Walker avec une inclination à faible orbite et moyenne (~ 60 °) n’est pas possible, tandis qu’une constellation polaire (inclinaison ~ 90 °) couvre cette zone. Les niveaux d’orbite et leur alignement influencent à leur tour l’infrastructure du sol, au moins une station de plancher (selon le type de service) doit être disponible à chaque niveau d’orbite, qui peut contacter les satellites de cette orbite. Alternativement, un satellite de relais dans une orbite voisine ou supérieure peut également être utilisé pour communiquer avec une station de sol (voir par exemple le satellite européen de relais de données).

Constellations Leo [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Ce type de constellations satellites est destiné à une faible circulation terrestre. Le contexte est l’augmentation de la pollution du rayonnement, qui affecte le satellite avec une hauteur d’orbite croissante. Cela augmente les coûts de développement et de production et / ou réduit la durée de vie d’un satellite ou d’une constellation par satellite. Les deux constellations les plus connues avec des orbites circulaires sont la constellation de Walker et Polar Satellite.

La constellation de Walker [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Constellation de Walker 54 °: 18/3/1

Exemple de polaire et une constellation de Walker

La constellation de Walker, en anglais aussi Walker Delta Pattern Constellation , décrit la distribution des satellites dans les différentes orbites circulaires. Les orbites ont toutes la même tendance de retraite (inclination) par rapport au niveau de référence. En règle générale, le niveau de référence est le niveau d’équateur. La notation de cette constellation est donnée comme suit:

I: Inclination [°], T: Numéro satellite, P: Nombre d’orbites (uniformément distribué), F: Paramètres de phase (0 à P-1)

Le paramètre de phase peut être interprété comme suit:

La véritable anomalie du satellite 2 (le prochain satellite oriental du satellite 1) est plus élevé que la véritable anomalie 1 du satellite 1, par lequel les satellites 1 et 2 sont sur différentes pistes en orbite. C’est-à-dire les espèces f le décalage de phase de la distribution par satellite au niveau de référence (principalement l’équateur). Pour f = 0, dépasser toujours le niveau d’équateur en même temps en même temps, à f> 0, d’abord un satellite arbitraire dépasse la ligne équatrice (figure: “1”), suivie du prochain satellite occidental (illustration: “2”) qui à son tour sera suivi par le prochain satellite occidental (illustration: “3”).

Exemple: 54 °: 18/3/1

Cette constellation de Walker (voir illustration) contient 18 satellites distribués sur 3 niveaux d’orbite, c’est-à-dire 6 satellites par niveau d’orbite, par lequel chaque niveau d’orbite a une inclinaison de 54 ° (non dessinée en illustration). Le décalage de phase entre les niveaux de satellite est de 20 °.

Selon l’inclinaison des pistes d’orbite, les capuchons polaires ne peuvent pas être couverts lors d’une constellation de Walker.

Constellation par satellite polaire [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Une constellation polaire, en anglais aussi Walker Polar Star Pattern Constellation Appelé, il est caractérisé par un angle d’environ 90 °, c’est-à-dire H. Les satellites de la constellation traversent les capuchons polaires. Une constellation de motif delta Walker avec une inclination d’environ 90 ° est donc une constellation polaire. En conséquence, les zones polaires sont couvertes, qui, cependant, sont plutôt insignifiantes d’un point de vue commercial (colonisation trop faible). Cependant, ces systèmes de communication sont d’un grand intérêt pour les missions de recherche scientifique sur les plafonds polaires. Contrairement à GlobalStar, la constellation par satellite Iridium est un système polaire. Pour cette raison, le système de communication iridium est préféré pour les missions scientifiques aux latitudes nord et sud. Cette utilisation était également une raison du changement dans le changement de système en raison de la faillite en août 2000 et de la continuation économique ultérieure par Iridium Satellite LLC à partir de 2001.

Constellations hautement illutiques [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Molnija Constellation [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Une constellation de molnija est caractérisée par l’utilisation de l’orbite molnija de type orbite. Une orbite molnija présente l’avantage qu’un satellite peut offrir un service sous la zone de l’Apogue pendant une période relativement longue. Ce type a été utilisé pour les satellites de communication russe, car la puissance de transmission des satellites géostationnaires pour les latitudes du nord de la Russie serait trop grande et une connexion de communication avec un satellite d’une constellation polaire est trop brièvement ou aurait besoin de trop de satellites. Un exemple d’une telle constellation est le système de données satellite (SDS) (voir illustration à droite) des forces américaines, qui est utilisée par SDS-1 depuis 1976.

  • Molnija-Orbit mit Stundenmarkierungen

    Orbite molnija avec marques d’heure

Constellations Satellite MeO [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Les constellations MeO sont de préférence utilisées par les systèmes de navigation par satellite. En raison de la hauteur, moins de satellites sont nécessaires que dans le LEO, mais une puissance de transmission plus élevée est nécessaire. De plus, ces systèmes se trouvent dans la ceinture Van-Allen, ce qui signifie qu’ils doivent être interprétés pour une dose de rayonnement plus élevée.

Constellations satellites géostationnaires [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Constellation de satellite géostationnaire

L’avantage de la stationnement d’une constellation par satellite dans le GEO est le nombre minimum de satellite, qui est requis pour la couverture mondiale du service. En théorie, deux satellites seraient suffisants pour pouvoir atteindre plus de 80% de tous les endroits sur Terre (si la terre était une boule parfaite et lisse). En termes pratiques, cependant, l’accessibilité n’est pas garantie aux interfaces ainsi qu’aux hautes latitudes en raison des conditions locales telles que les collines, les montagnes, les bâtiments et autres obstacles. Les performances de transmission jouent également un rôle important, de sorte que les satellites de communication russes n’ont pas utilisé de géo en état de diffusion, mais une orbite molnija. Pour cette raison, les géo-contestellations ont au moins trois satellites (voir illustration). La NASA utilise un tel type de constellation pour soutenir ses missions spatiales dans le LEO. Cette constellation est connue sous le nom de système TDRS.

Combinaison d’orbite [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Comme mentionné précédemment, le nombre de satellites peut être réduit en augmentant la complexité de la constellation. Donc B. Différents types d’orbit, tels que LEO et MEO, sont utilisés pour une constellation, par laquelle une connexion intersatellite pour les satellites de cette constellation doit exister sur les deux types d’orbit. [6] De plus, les orbites et leur alignement peuvent également être utilisés pour par exemple B. pour générer des constellations polygone. [7] Les possibilités sont assez diverses, de sorte qu’elle n’est mentionnée ici que peu de temps après.

Ce qui n’est pas décrit plus en détail dans ce contexte, ce sont les composés intersatellites (étroits:: lien inter-satellite, abréviation: ISL) et leur utilisation dans les réseaux satellites. Les composés intersatellites sont pertinents pour le transfert des données reçues. Si les satellites d’une constellation ne peuvent pas se connecter les uns aux autres, comme c’est le cas avec Global Star, la présence d’une station de sol dans l’empreinte est nécessaire, qui transmet les données transmises par le satellite dans le réseau terrestre. ISL offre une alternative, comme avec Iridium. En utilisant ces composés, les données ne peuvent être transmises que par la constellation par satellite, sans étape intermédiaire via une station de plancher. La poursuite de cette technologie mène à des réseaux satellites. Ces systèmes encore théoriques pourraient un jour rendre une infrastructure à la disposition d’Internet dans l’espace.

Les constellations satellites sont utilisées dans divers domaines, tels que: B.:

  • Communication de téléphonie et de données: GlobalStar, Inmarsat, Iridium, Orbcomm
  • Accès à Internet: O3B, OneWeb, StarLink, Project Kuiper
  • Internet der Dinge / M2M: SpaceBee, Kepler, Hiber, Tianqi
  • Satellitennavigation: GPS, Glonass, Beidou, Galileo
  • Erdfotografie: Skysat, Flock, Blacksky Global
  • Surveillance du trafic: Lemur-2, Skywalker
  • Remote Sensation: Constellation de surveillance des catastrophes, Rapideye, Iceye

Logiciel de simulation pour les constellations des satellites:

  1. ↑ Robert A. Nelson: Géométrie de constellation par satellite. (PDF; 640 kb) mars 1995, Consulté le 2 septembre 2011 (Anglais).
  2. ↑ Lloyd Wood: Réseaux de constellation par satellite. (PDF; 348 Ko) Consulté le 2 septembre 2011 (Anglais).
  3. ↑ Iridium’s Next Satellites: Global Reach, New Partnerships. Daily de l’industrie de la défense, 1. Mai 2011, Récupéré le 30 août 2011 (Anglais).
  4. ↑ Iridium annonce un plan complet pour la constellation de nouvelle génération. Iridium, 2 juin 2010, archivé à partir de Original suis 6. Septembre 2011 ; Récupéré le 30 août 2011 (Anglais).
  5. ↑ Galileo coûte Explose-Berlin s’accroche au fond sans sol. Handelsblatt.com, 7. octobre 2010, Consulté le 5 septembre 2011 .
  6. ↑ Bau, Jason H.: Topologies pour les constellations des satellites dans un squelette de réseau spatial réticulé. (PDF) avec, 31 juillet 2002, consulté le 14 mai 2016 (Anglais).
  7. ↑ Sauter, Luke M. (2002): «Conception de la constellation par satellite pour interception de missile balistique à mi-parcours», United States Force Academy
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