Cómo determinar la órbita óptima para un satélite LEO

Nuestro objetivo es determinar la mejor órbita que permitirá que una estación terrestre (es decir, un punto fijo en la tierra) se comunique un número máximo de veces al día con un satélite LEO.

Entonces la pregunta es: ¿Existen modelos/ecuaciones matemáticas que se utilicen para determinar la órbita óptima de un satélite LEO que nos permita comunicarnos un número máximo de veces al día con un punto determinado de la Tierra?

PD: Ya usamos STK para probar algunas órbitas arbitrarias y calcular el número de veces que el satélite entró en comunicación con la estación terrestre (y por lo tanto el tiempo total de comunicación), pero queremos un método más "científico".

Respuestas (1)

Depende de lo que quieras hacer exactamente, pero algunas reglas generales:

  1. Por lo general, desea que la inclinación sea sobre la latitud de donde desea tener cobertura.
  2. La inclinación más la franja de suelo debe cubrir el área que desea cubrir. Nunca puedes ver los polos desde la ISS, por ejemplo, para eso necesitas una órbita polar.
  3. Para una órbita casi ecuatorial, una órbita retrógrada puede proporcionar repeticiones de pasadas más frecuentes, aunque cada pasada individual será más lenta.
  4. Más alto proporcionará más tiempo de "permanencia", pero pases menos frecuentes en general. El porcentaje de tiempo en contacto aumentará.
  5. Si solo te importa la cobertura en un hemisferio (Norte o Sur), puedes tener una órbita elíptica con una altitud mayor en el hemisferio deseado. Esto aumentará el tiempo de permanencia y reducirá las repeticiones.

Diseñar órbitas es más un arte que una ciencia, pero estas reglas son bastante generales y deberían ayudarlo a comenzar.

Las órbitas más altas producen más tiempo de permanencia, pero también aumentan el rango de comunicación. Para un sistema de telecomunicaciones fijo (frecuencia fija, potencia del transmisor, ganancias de la antena, temperatura de ruido del sistema del receptor, esquemas de codificación, etc.), la tasa de datos máxima soportada es aproximadamente proporcional al cuadrado de la inversa del rango. Un estudio comercial del Mars Exploration Program encontró que si el objetivo es maximizar el volumen de datos (número de bits) transferidos, para un sistema de telecomunicaciones fijo, los pases cortos a velocidades de datos altas superan a los pases largos a velocidades de datos más bajas. Algunas misiones necesitan más tiempo de contacto que volumen de datos, por lo que pueden usar órbitas altas.
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