Супутникове угруповання (, дослівно "супутникове сузір'я") — група штучних супутників, що працюють разом як система. На відміну від одного супутника, супутникове угруповання може забезпечувати постійне глобальне або майже глобальне покриття, таким чином, що з будь-якої точки поверхні Землі видно хоча б один супутник. Супутники зазвичай підключені до розподілених по всій поверхні Землі , але також можуть використовувати й .
Інші групи супутників Супутникове угруповання не слід плутати з іншими групами супутників:
супутникові кластери () — групи супутників, що рухаються дуже близько один до одного майже однаковими орбітами (див. ); супутникові серії () або супутникові програми (, такі як Landsat) — групи супутників, запущених послідовно; супутникові флоти () — групи супутників одного виробника або оператора, що функціонують незалежно один від одного (не як система).
Огляд
Супутники на середній навколоземній орбіті (MEO) та низькій навколоземній орбіті (LEO) часто об'єднують у супутникові угруповання, оскільки зона покриття одного апарата охоплює лише невелику ділянку, яка зміщується разом із супутником через його велику кутову швидкість, необхідну для підтримання орбіти. Щоб забезпечити безперервне покриття певної території, на орбіті MEO або LEO потрібно багато супутників. Це відрізняється від геостаціонарних супутників: один апарат на значно більшій висоті, що рухається з тією самою кутовою швидкістю, що й обертання Землі, забезпечує постійне покриття великої території.
Для окремих застосувань, зокрема цифрового зв'язку, менша висота супутникових угруповань на MEO та LEO має переваги над геостаціонарними супутниками: зменшуються втрати на трасі (що скорочує вимоги до потужності й витрати), а також затримка сигналуLEO constellations and tracking challenges Satellite Evolution Group, September 2017, Accessed 26 March 2021. для двосторонньої передачі за протоколами Інтернету через геостаціонарний супутник може перевищувати 600мс, тоді як для супутника на MEO вона становить близько 125мс, а для системи на LEO — близько 30мсReal-Time Latency: Rethinking Remote Networks Telesat, February 2020, Accessed 26 March 2021.
Прикладами супутникових угруповань є GPS, Галілео та ГЛОНАСС для навігації й геодезії на орбіті MEO; системи супутникової телефонії і та служба обміну повідомленнями на орбіті LEO; і для дистанційного зондування на сонячно-синхронній орбіті LEO; російські системи зв'язку і на високоеліптичних орбітах; а також широкосмугові супутникові угруповання, які розгортають Starlink і OneWeb на орбіті LEO та які експлуатує на орбіті MEO.
Проєктування
Угруповання Вокера Існує велика кількість конфігурацій угруповань, які можуть задовольнити вимоги конкретної місії. Зазвичай їх проєктують так, щоб супутники мали подібні орбіти, ексцентриситет і нахил, завдяки чому збурення впливають на всі апарати приблизно однаково. Це дає змогу зберігати геометрію угруповання без надмірних корекцій орбіти, зменшувати витрати палива та подовжувати строк служби супутників. Важливо також правильно вибрати фазування супутників у межах однієї орбітальної площини, щоб забезпечити достатню відстань між ними та уникнути зіткнень або перешкод у точках перетину орбітальних площин.
Популярним класом геометрій кругових орбіт є угруповання типу «дельта» Вокера (Walker Delta Pattern). Для його опису Джон Вокер запропонував спеціальне позначенняJ. G. Walker, Satellite constellations, Journal of the British Interplanetary Society, vol. 37, pp. 559—571, 1984. Воно має вигляд:
i: t/p/f
де: i — нахил орбіти; t — загальна кількість супутників; p — кількість рівномірно рознесених орбітальних площин; f — відносне фазове зміщення між супутниками в сусідніх площинах. Зміна істинної аномалії (у градусах) для відповідних супутників у сусідніх площинах дорівнює f × 360 / t.
Наприклад, навігаційна система Галілео має конфігурацію Вокера «дельта» 56°:24/3/1. Це означає, що 24 супутники розміщені у трьох площинах із нахилом 56°, які разом охоплюють 360° навколо екватора. Параметр «1» визначає фазування між площинами та їх взаємне розташування. Конфігурацію «дельта» Вокера також називають «розетою Балларда» — за ім'ям А. Г. Балларда, який раніше запропонував подібну схемуA. H. Ballard, Rosette Constellations of Earth Satellites, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol 16 No. 5, Sep. 1980.J. G. Walker, Comments on «Rosette constellations of earth satellites», IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 18 no. 4, pp. 723—724, November 1982.. У Балларда використано позначення (t,p,m), де m — кратність дробового зміщення між площинами.
Іншим поширеним типом є майже полярне угруповання Вокера «зірка», яке застосовує система . У цій конфігурації супутники рухаються майже полярними круговими орбітами, охоплюючи приблизно 180° довготи: з одного боку Землі вони прямують на північ, з іншого — на південь. Діючі супутники повного угруповання Iridium утворюють конфігурацію Вокера «зірка» 86,4°:66/6/2, тобто фазування повторюється через кожні дві площини. Вокер застосовує подібні позначення для «зірки» і «дельти», що іноді спричиняє плутанину.
Такі набори кругових орбіт із постійною висотою іноді називають орбітальними оболонками.
Список супутникових угруповань
Угруповання навігаційних супутників +Угруповання супутників, використовувані для навігації Ім'я Оператор Супутники та орбіти (найновіший дизайн, без урахування запасних частин) Покриття Послуги Статус Роки роботи GPS Космічні сили США 24 у 6 літаках при 20 180 км (55° MEO) Глобальний Навігація Операційний 1993–дотепер ГЛОНАСС Роскосмос 24 у 3 літаках при 19 130 км (64°8' середньої східної орієнічної зони) Глобальний Навігація Операційний 1995–дотепер Галілео EUSPA, Європейське космічне агентство 24 у 3 літаках при 23 222 км (56° середньої орієнтальної східної європейської орієнізації) Глобальний Навігація Операційний 2019–дотепер Бейдоу CNSA Глобальний Навігація Операційний НАВІК ІСРО Регіональний Навігація Операційний 2018–дотепер JAXA Регіональний Навігація Операційний 2018–дотепер
Угруповання супутників зв'язку
Мовлення
до 2013 року до 2011 року
(знято з виробництва)
Моніторинг
(AIS, ADS-B) (АІС, ADS-B, Інтернет речей) Міріота (Інтернет речей) (IoT) (Інтернет речей)
Доступ до Інтернету +Operational communications satellite constellationsNameOperatorConstellation designCoverageFreq.ServicesBroadband Global Area Network (BGAN)Inmarsat3 geostationary satellites82°S to 82°NInternet accessGlobal Xpress (GX)Inmarsat5 Geostationary satellitesKa bandInternet access48 at 1400 km, 52° (8 planes)70°S to 70°NInternet access, satellite telephony66 at 780 km, 86,4° (6 planes)GlobalInternet access, satellite telephony20 at 8,062 km, 0° (circular equatorial orbit)45°S to 45°NKa bandInternet access8 at 8,062 km, 0° (circular equatorial orbit)5 more to be launched by end 202645°S to 45°NKa (26.5–40 GHz)Internet access17 at 750 km, 52° (OG2)65°S to 65°NIoT and M2M, AISMilitary communications10 geostationary satellitesMilitary communications4 geostationary satellitesVaryingInternet accessEutelsatEutelsat20 geostationary satellitesCommercial2 geostationary satellitesEMEA and AsiaL bandInternet access, satellite telephonyStarlinkSpaceXLEO in several orbital shells ~5000 satellites at 550 km (Oct 2023) 12000 satellites at ~350–550 km (planned)Internet accessEutelsat882–1980(planned) Total number of operational satellites: 634 as of 20 May 2023GlobalInternet access Інші системи доступу до Інтернету пропонуються або наразі розробляються: +Запропоновані угруповання інтернет-супутників Угруповання Виробник Номер Вага Висота Пропозиція Гурт Міжсуб. посилання IRIS² Європейське космічне агентство Незабаром НезабаромТелесат LEOAirbus SSTL SS/Loral 2016 рік 2027 рік Волоконно-оптичний кабель K a (26,5–40 ГГц) Оптичний Hongyun CASIC 156 2017 рік 2022 рік Хун'янь CASC 320-864 2017 рік 2023 рік Hanwha Systems 2000 рік 2022 рік 2025 рікПроєкт Койпера Амазонка 3236 2019 рік 2024 рік від 56° пд.ш. до 56° пн.ш. Деякі системи були запропоновані, але так і не реалізовані: +Конструкції покинутих угруповань супутників зв'язку Ім'я Оператор Дизайн угруповання Частота Послуги Дата покидання Селестрі Моторола 63 супутники о 14:00 км, 48° (7 площин) K a band (20/30 ГГц) Глобальні широкосмугові інтернет-послуги з низькою затримкою Травень 1998 року Теледезичний Теледезичний K a band (20/30 ГГц) 100 Мбіт/с вгору, 720 Мбіт/с знижує глобальний доступ до Інтернету Жовтень 2002 року ЛевСуб Талес Аленія 78–108 супутників на відстані 1400 км K a (26,5–40 ГГц) Високошвидкісний широкосмуговий інтернет 2019 рік
Прогрес
Boeing Satellite переносить застосунок до OneWeb LeoSat повністю закрився у 2019 році Станом на лютий 2019 року угруповання OneWeb мало 6 пілотних супутників, станом на 21 березня 2020 року було запущено 74 супутники, але 27 березня 2020 року оголосило про банкрутство Starlink: перша місія (Starlink 0) запущена 24 травня 2019 року; 955 супутників запущено, 51 виведено з орбіти, 904 перебувають на орбіті ; публічне бета-тестування в обмеженому діапазоні широт розпочалося в листопаді 2020 року O3b mPOWER: перші 6 супутників запущено з грудня 2022 року по листопад 2023 року, а початок роботи — у квітні 2024 року. Ще 7 у 2024—2026 роках. Telesat LEO: два прототипи: запуск 2018 року CASIC Hongyun: прототип запущено у грудні 2018 року Прототип CASC Hongyan, запущений у грудні 2018 року, може бути об'єднаний з Hongyun Проєкт Койпера: подання заявки до FCC у липні 2019 року. Прототипи запущені у жовтні 2023 року.
Угруповання супутників спостереження Землі
Угруповання RADARSAT Планетні лабораторії Плеяди 1A та 1B Сателлогік Швидке око Угруповання моніторингу стихійних лих Потяг А ТОЧКА 6 та ТОЧКА 7 Шпиль Синспективний
Примітки
Посилання Інструменти моделювання супутникових угруповань:
AVM Dynamics Satellite Constellation Modeler SaVi Satellite Constellation Visualization Transfinite Visualyse Professional
Більше інформації:
Internetworking with satellite constellations — a PhD thesis (2001) Lloyd's satellite constellations — last updated 20 July 2011 Examination and analysis of polar low Earth orbit constellation-IEEE