В СМИ и общественных кругах все чаще звучит понятие «спутниковой связи». Если раньше под этим понималось что-то очень дорогостоящее (и сегодня минута звонка по спутниковой связи стоит около 1 доллара США) и крупногабаритное (спутниковые телефоны удивляют своими размерами, они совершенно не соответствуют трендам, заданным Apple, но и задачи у них совершенно иные), то сегодня понятие переплетается с именем Илона Маска.
И это неспроста. В Европе и ряде стран Америки успешно тестируется Starlink — глобальная спутниковая система от компании SpaceX, основателем, СЕО и СТО которой является Илон Маск. Благодаря спутникам, запущенным на рабочую орбиту, доступ к быстрому и недорогому интернету появляется в любой точке мира, куда невозможно довести стандартный физический кабель.
В чем проблема
Многоспутниковые группировки — современный тренд развития спутниковой связи, для работы которой достаточно послать сигнал без применения физического кабеля. В итоге это становится причиной появления десятков тысяч спутников, входящих в состав орбитальных группировок (ОГ).
Если же в ОГ начнут формироваться даже малейшие предпосылки к изменениям в структуре, то это повлечет за собой прямое и сильнейшее влияние на технико-экономические характеристики системы.
Оставлять возможность полного разрушения новообразовываемой модели спутниковой связи недопустимо. Поэтому для решения возникающей проблемы необходимо снижать количество спутников в орбитальной группировке, при этом сохранять качество и скорость соединения.
Баллистическая структура орбитальной группировки
Без баллистической структуры выстраиваемые элементы на орбите не смогли бы давать спутниковую связь достойного качества. Поэтому каждый космический аппарат должен располагаться на своем месте. Баллистическая структура:
- определяет возможности спутниковой системы;
- влияет на характеристики космического аппарата;
- определяет стоимость развертывания сети покрытия.
Самое большое влияние баллистическая структура оказывает на класс спутниковых систем на низких орбитах (LEO), к которым и относится проект Илона Маска. Ведь на малой высоте можно позволить размещать легкие зонды, но вот количество необходимых КА возрастает в разы. Именно поэтому Starlink планирует запустить 12 000-42 000 спутников.
Это позволяет определить Starlink при полном выполнении плана как орбитальную группировку гипербольшой мощности (более 10 000 КА). На данный момент она находится в группе очень большой мощности (от 1 000 до 10 000 КА). Также на орбите есть ОГ-системы Iridium (средняя мощность), OneWeb (большая мощность).
Оптимизация орбитальных группировок
Чем выше мощность ОГ, тем выше ее потенциал по оптимизации структуры. Главным способом улучшения характеристик является изменение угла, где концентрируются спутники. На данный момент чаще всего группировки собираются на полярных орбитах.
Если отправить спутники на орбиты с наклонением 60 градусов, то можно обеспечить качественное покрытие по всему Земному шару, но с парой минусов — полушария останутся не в удел, потоки попросту не будут доходить до них, а сами зонды будут хаотично перемещаться по орбите.
Одним из путей решения проблемы может стать принцип «один спутник — одна плоскость». Тогда на наклонных орбитах спутники начнут синхронное движение как на полярных орбитах. Это снизит количество КА, упростит планирование системы и позволит обеспечить равномерное распределение спутников.
Вывод
На данный момент коммерческим корпорациям только предстоит понять, как именно нужно развертывать многоспутниковые системы на LEO. Масштабы цели, поставленной Илоном Маском, беспрецедентны для человечества, поэтому для поставленных задач нужны соответствующие решения.