Número mínimo de satélites para obtener imágenes de la totalidad de la superficie de la Tierra en todo momento

La solución más simple sería un tetraedro, pero como todos los satélites deben orbitar en círculos, parece que esta configuración solo garantizaría una cobertura completa en un momento dado.

Para simplificar, no existe un requisito mínimo de resolución, la Tierra es un elipsoide achatado liso y los satélites deben estar en órbita alrededor de la Tierra.

¿Cuál es el número mínimo real y cuál sería su configuración?

¿Cuál es su rango/resolución de detección requerida?
Supongo que con una resolución infinita podrías colocar dos a una distancia infinita, pero digamos que tienen que estar en órbita alrededor de la Tierra.
Defina "cobertura total". ¿Necesitamos preocuparnos, por ejemplo, de la oclusión por nubosidad, aeronaves, edificios, ...? ¿O está buscando duplicar más o menos The Blue Marble excepto proporcionar una imagen que muestre también el reverso de la Tierra?
Bueno, la canica azul tiene una resolución impresionantemente alta, estoy más interesado en la configuración geométrica requerida para que todos los puntos en la superficie de la Tierra tengan una línea de visión con al menos un satélite en todo momento. Ignoremos los edificios y la topología de la superficie, y supongamos que la tierra es un elipsoide achatado.
@Guillochon Para ese propósito, dos naves espaciales son suficientes, colocadas lo suficientemente lejos, separadas 180 ° en el mismo plano orbital.
Esto no es así si se ven obligados a orbitar la Tierra, la cobertura de cada satélite no es un hemisferio completo a menos que se coloquen a una distancia infinita (en cuyo punto no estarían orbitando la Tierra).

Respuestas (3)

4 es en realidad el número, como se documenta en la patente US4854527 . Es una constelación tetraédrica que utiliza órbitas elípticas. En un hemisferio dos tienen su punto más alejado, mientras que los otros dos tienen la cobertura opuesta. El período orbital es de 27 horas.

¡Los diagramas en esa patente son geniales! A menos que haya alguna forma inteligente de hacerlo con tres, dudo que haya una mejor respuesta.
Muy buena respuesta. Esa patente es realmente interesante y bastante legible en realidad.
@Guillochon: Ni siquiera puedo pensar en una manera de ver toda la Tierra en un solo instante con 3 satélites, y mucho menos en algún tipo de órbita...
Es fácil ver que no se puede hacer con tres. Tres puntos definen un plano. Si ese plano no pasa por el centro del cuerpo, definitivamente te estás perdiendo el lado del cuerpo opuesto al plano. Si pasa por el centro, entonces, a una distancia finita, falta un poco de ambos polos en relación con el plano. Así que la respuesta tiene que ser >= 4. Dado que la patente muestra una forma de hacer cuatro (no la he analizado, pero supongo que sí), entonces esa es la respuesta.
Me parece espantoso que esto sea patentable.
@gosnold: Personalmente no, pero creo que las órbitas patentables serían una excelente pregunta, si quieres tomarla ;-)
Arthur C. Clarke se negó específicamente a patentar la órbita de Clakre (también conocida como geosíncrona) ( enlace ). Y una publicación reciente e interesante sobre cómo patentar órbitas: Cómo las compañías de satélites patentan sus órbitas como algo para reflexionar.
Nota: si bien esto es correcto como 'menor número de satélites', rara vez es óptimo, al menos para la Tierra. Como los satélites tienen parámetros orbitales totalmente diferentes, esto requiere cuatro lanzamientos separados o un delta-V excesivo para maniobras de cambio de plano profundo. Se pueden hacer 5-6 satélites en dos órbitas perpendiculares en dos lanzamientos. No es tan malo si se despliega una red de satélites a la llegada "desde el exterior", por ejemplo, si fuera a cubrir Marte.

Cinco. 3 en órbitas polares a intervalos de 120º, y dos sobre el ecuador en longitudes opuestas, en puntos perpendiculares al plano en que orbitan los satélites polares. Tendrías que sincronizar la precesión de los satélites polares con los satélites ecuatoriales.
Dos lo acercarán, pero no del todo: se perderá una pequeña sección donde (visto desde la Tierra) el satélite está demasiado bajo sobre el horizonte para ver la superficie.
Aquí hay una calculadora que muestra qué fracción de la superficie de la Tierra es visible en cada altitud . Incluso a 1,5 millones de km, la cobertura es inferior al 50 %.
Consulte también esta pregunta relacionada.

Dado que los dos satélites ecuatoriales darán la vuelta a la Tierra, ocasionalmente se alinearán con el plano orbital de los satélites polares, entonces, ¿no necesitarías 3 o incluso 4 en el plano ecuatorial para garantizar una cobertura del 100 % en todo momento?
La patente en la respuesta de @PearsonArtPhoto también cubre los escenarios de 5 y 6 satélites. Eche un vistazo al párrafo que comienza con "A fines de la década de 1960, se pensó que se necesitaban seis satélites para proporcionar una cobertura global continua". Para una patente, en realidad es bastante legible si está familiarizado con la mecánica orbital básica. No hay mucha jerga legal.

Solo necesita dos de ellos, colocados en la misma órbita, pero en posiciones diferentes (opuestas). Ya sea que se muevan en relación con la superficie o no (consulte La órbita geosincrónica es irrelevante porque se moverán a la misma velocidad, por lo que siempre estarán exactamente en el lado opuesto entre sí).

No puedes ver la mitad entera de la Tierra desde una distancia finita, así que esto no funciona.
Para agregar a lo que escribió @MarkAdler, supongamos que tuviéramos una nave espacial en una pseudoórbita sobre el punto Sol-Tierra L1, otra en una pseudoórbita sobre el punto Sol-Tierra L2. Ambos puntos están a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra y son diametralmente opuestos entre sí. La pregunta pide una cobertura del 100%. En el mejor de los casos, esos dos satélites proporcionarán una cobertura del 99,6%, y solo cuando resulten ser diametralmente opuestos. (La mayoría de las veces, no lo serán). ¿Qué pasa si orbitan más lejos de la Tierra que eso? no pueden Eso es lo más lejos que un objeto puede "orbitar" la Tierra.
David, ¿es fácil obtener una buena imagen de la superficie a 1,5 (+-0,15) millones de kilómetros de distancia? ¿Cuál es el límite de difracción para esta distancia (para un telescopio de espejo de 1 metro, cuál será el mejor tamaño de píxel en metros de superficie; a partir de 800 km hay satélites con 0,5 m por píxel)
@osgx Eso no suena como una aclaración o solicitud de mejora de esta respuesta y, por lo tanto, no debería ser un comentario. Sin embargo, suena como una pregunta decente para tal vez la astronomía .
Número mínimo de satélites para obtener imágenes de la totalidad de la superficie de la Tierra en todo momento
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