От десетилетия учените се опитват да установят минималния брой спътници, които биха могли да видят всяка точка на Земята. Този въпрос отчасти се мотивира от нарастващия проблем с космическите отломки, но и от съображенията за разходите и ефективността. До средата на 80-те години на миналия век изследователят Джон Е. Дрейм предложи решение на този проблем в поредица от изследвания, твърдейки, че четири сателитното съзвездие е всичко, което е необходимо.
За съжаление, решението му просто не беше практично по онова време, тъй като щеше да е необходимо огромно количество гориво за поддържане на спътниците в орбита. Но благодарение на неотдавнашно съвместно проучване екип от изследователи намери правилната комбинация от фактори, за да направи възможно четири спътниково съзвездие. Техните открития биха могли да доведат до напредък в телекомуникациите, навигацията и дистанционното проучване, като същевременно намаляват разходите.
Проучването, което описва техните открития, се появи наскоро в списанието Природни комуникации и е ръководен от Патрик Рийд, професор по гражданско и екологично инженерство в университета Корнел. Рийд се присъедини от инженери и учени от Аерокосмическата корпорация и Калифорнийския университет в Дейвис с подкрепата на Националната научна фондация (NSF).
За да отговори на въпроса как да запазим функциониращо съзвездие с минимален брой спътници, екипът разгледа всички фактори, които причиняват деорбит на спътниците във времето. Те включват гравитационното поле на Земята, атмосферното влачене, гравитационното влияние на Луната и Слънцето и налягането от слънчевата радиация. Както обясни Рийд:
„Един от интересните въпроси, които имахме беше, можем ли всъщност да трансформираме тези сили? Вместо да деградираме системата, можем ли всъщност да я обърнем така, че съзвездието да черпи енергия от тези сили и да ги използва за активно управление над себе си? "
Съвместното проучване обедини експертните познания на Аерокосмическата корпорация в авангардната астрофизика, оперативната логистика и симулациите със собствения опит на Рийд в инструментите за търсене на компютърни базирани на AI. Екипът разчита и на суперкомпютъра на Синята вода в Университета на Илинойс, за да пресее стотици хиляди възможни орбити и комбинации от смущения.
Както Лейк А. Сингх, системният директор на отдела за бъдещи архитектури на Aerospace Corporation обясни:
„Ние използвахме експертизата на Aerospace за проектиране на съзвездие с ръководството на Cornell в интелигентната анализа на търсенето и открихме оперативно осъществима алтернатива на дизайна на съзвездието Draim. Тези дизайни на съзвездие могат да предоставят съществени предимства на планиращите мисии за концепции на геостационарни орбити и извън тях. "
С течение на времето екипът успя да ограничи дизайна си на съзвездие до два модела. В един, спътниците могат да орбитират за 24-часов период и да постигнат 86% глобално покритие. От друга страна, спътниците биха орбитали за период от 48 часа и ще постигнат 95% покритие. Докато и двамата се стесняваха на 100%, екипът установи, че жертвата на малък марж на покритие ще доведе до значителни компромиси.
Това включва способността за извличане на повече енергия от същата гравитационна и слънчева радиация, която обикновено ще затрудни спътниците трудно да се контролират и да доведе до разпадане на орбитите им. Освен това сателитните оператори ще могат да контролират къде ще се появят пропуските в покритието и те ще продължат най-много само 80 минути на ден. Както каза Рийд, този компромис си заслужава:
„Това е едно от онези неща, при които стремежът към съвършенство всъщност би могъл да затрудни иновациите. И всъщност не се отказвате от драматична сума. Може да има мисии, при които абсолютно се нуждаете от покритие навсякъде по Земята и в тези случаи просто ще трябва да използвате повече спътници или мрежови сензори или хибридни платформи. "
Други предимства на този тип пасивно сателитно управление включват начина, по който той потенциално може да удължи живота на съзвездието от 5 до 15 години. Те също така ще се нуждаят от по-малко гориво и ще могат да плават на по-високи възвишения, като по този начин намаляват риска от удар с космически кораби и други орбитни обекти. Но най-голямата точка на продажба е колко рентабилна би била тази настройка в сравнение с конвенционалните сателитни съзвездия.
Това го прави особено привлекателен за нациите или търговските аерокосмически компании, които нямат необходимия финансов ресурс за разполагане на големи съзвездия.
„Дори един спътник може да струва стотици милиони или милиарди долари, в зависимост от това какви сензори са върху него и каква е целта му. Така че наличието на нова платформа, която можете да използвате в съществуващите и нововъзникващите мисии, е доста кокетна. Има голям потенциал за дистанционно наблюдение, телекомуникации, навигация, засичане на широколентова връзка и обратна връзка в пространството, и това се развива много, много бързо. Вероятно има всякакъв вид приложения, които могат да се възползват от дълготрайно, самонастройващо се сателитно съзвездие с почти глобално покритие. "
Това проучване не само решава продължаващ въпрос относно сателитното покритие и поддържането на съзвездията. Той също така застава да постигне напредък в телекомуникациите, навигацията и дистанционното проучване. В близко бъдеще безброй сателити ще бъдат изпратени в космоса, за да предоставят спътников интернет (съзвездието StarX на SpaceX), да провеждат научни експерименти и да наблюдават земната атмосфера и повърхност.
Между това и свързаните с това опасения относно космическите отломки, възможността да се направи повече с по-малко (и за по-малко пари) ще е много полезно!
