La constelación de 4.425 satélites de SpaceX: ¿cuál es el método para la locura?

El artículo de la BBC que SpaceX tiene como objetivo lanzar Internet desde el espacio analiza la propuesta de SpaceX para una densa matriz de más de 4000 satélites LEO para la cobertura global de Internet, y enlaces al Sistema de satélites no geoestacionarios de SpaceX, Anexo A: Información técnica para complementar el Anexo S.

La configuración inicial será el primer grupo de 1.600 satélites activos (más repuestos) en 32 planos orbitales de 50 satélites cada uno, todos con una inclinación de 53 grados y una altitud LEO de 1.150 km. La configuración final agrega cuatro conjuntos más de aviones en cuatro inclinaciones y altitudes más, para un total de 4.425 satélites activos (más repuestos).

Si entiendo correctamente, se supone que esta configuración proporciona una cobertura global de modo que cualquier lugar en la tierra verá al menos un satélite por encima de los 40 grados de elevación en todo momento.

Mi pregunta es: ¿cómo funciona realmente la configuración de esta constelación? ¿Estas inclinaciones y altitudes satisfacen algún comportamiento esperado para la precesión nodal ? ¿Hay alguna orquestación elegante aquí? Hay cinco altitudes ligeramente diferentes, lo que significa que cada grupo tendrá un período ligeramente diferente, por lo que no creo que los diferentes grupos estén escalonados entre sí, solo dentro de un grupo o al menos dentro de cada plano de cada grupo.

¿Hay cinco altitudes diferentes simplemente para evitar colisiones, lo cual es más difícil entre planos de inclinaciones mixtas que entre planos de inclinación idéntica (pero nodos diferentes)?

P: ¿Cómo funciona realmente la configuración de esta constelación? - ¿Cuál es el método detrás de la locura? (idiomáticamente hablando)

Aquí hay algunas tramas simples. Estoy trabajando en mejores, con suerte una animación o un mapa 2D con pistas terrestres.

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arriba x2: capturas de pantalla del Anexo A del sistema de satélites no geoestacionarios de SpaceX: Información técnica del Anexo S complementario .

Es difícil entender cuál es realmente su pregunta, y parece muy amplia. ¿Podrías intentar mejorarlo?
@Antzi He modificado un poco la pregunta. No es una pregunta que alguien pueda simplemente buscar en Google y encontrar un artículo de Wikipedia; es más una pregunta que alguien que ya está familiarizado con las constelaciones de satélites ciertamente podría entender ( cómo funciona esto ) y posiblemente responder. Démosle hasta el lunes. Mientras tanto, seguiré buscando una animación real y algunos mapas de cobertura del suelo.
@DavidHammen No, realmente no es un duplicado. He preguntado aquí específicamente sobre la elección particular de planos, inclinación y precesión nodal . Estás enturbiando el agua. Por favor, mire la pregunta de nuevo. La otra pregunta en su totalidad: " La información masiva sobre cualquier cosa en este mundo está disponible en un solo toque a través de Internet. Mi pregunta es si es posible reemplazar este Internet con una constelación de Cubesats en órbita terrestre baja para transferir datos en todo el mundo de forma más segura que a través de Internet ?
Tal vez esto califique como una pregunta separada, pero ¿qué se necesitaría para que una estación terrestre complementaria acceda al Internet satelital de SpaceX? ¿Podría un teléfono inteligente estar equipado con una radio adicional como el celular existente, GPS, WiFi, etc., o una estación terrestre necesitaría tener una antena más grande y un transmisor más robusto (y más batería para alimentarlo) de lo que razonablemente podría incluirse en un paquete? un teléfono inteligente?
@AnthonyX Creo que es una muy buena pregunta, y definitivamente una aparte. Estoy preguntando sobre inclinaciones y altitudes, eso es sobre potencia y frecuencia y antenas. Tengo el presentimiento de que el receptor terrestre más común será un receptor pequeño, relativamente fijo, con una vista clara del cielo, que luego sirve como un punto de acceso WiFi local a 2 y 5 GHz, o se ubica en una torre de telefonía celular y suministra Celular 3G/4G, pero eso es solo una suposición. No creo que la comunicación directa con el teléfono sea el objetivo principal debido a la necesidad de una vista del cielo relativamente despejada.
¿Por qué 4000 satélites? ¿El gps no garantiza la línea de visión de al menos dos satélites en todo momento con solo 26?
@uhoh Noté que publicaste el archivo adjunto al informe de SpaceX. ¿Tiene el informe completo del proyecto propuesto? Gracias.
@Moko no, no lo hago. Solo encontré ese enlace leyendo el artículo de la BBC como se describe en mi primera oración. Creo que es público porque es parte de una solicitud presentada, no estoy seguro si todo el plan ya se ha divulgado públicamente. Es posible que alguien más aquí sepa cómo encontrar más información; podría considerar hacer una pregunta por separado.
@Innovine: *4 satélites. Pero eso es irrelevante porque a) el GPS es simplex (por lo que la potencia de la unidad de tierra no importa), b) el GPS tiene un ancho de banda bajo, c) el GPS no sufre los efectos nocivos de la alta latencia. Ninguno de ellos es cierto en absoluto para los satélites de telecomunicaciones.

Respuestas (1)

La precesión nodal no importa para un plano de satélites como este, girarán al unísono, por lo que la cobertura seguirá siendo la misma.

Bueno. Entonces, ¿por qué la inusual constelación de doble inclinación? La inclinación de la banda de un satélite tiende a hacerle saber en qué latitud funcionará mejor. Un satélite de 0 grados funciona mejor en el ecuador, uno de 90 en los polos. 53 funcionará mejor para clientes alrededor de 40-60 de latitud, norte o sur.

Para tener una cobertura completa, hay dos zonas que se pueden deslizar. En primer lugar, están los postes, que no recibirán ninguna cobertura. Un número menor de aviones podría cubrir los polos con bastante eficacia.

El otro es un poco menos obvio, pero es el ecuador. El ecuador tendrá 32 bandas de satélites sobre él, cruzándose dos veces por órbita. En esencia, habrá cobertura para 64 satélites a la vez. En las latitudes más altas, la distancia alrededor del globo en esa latitud es menor y, por lo tanto, la densidad será mayor. Una sola constelación de satélites ecuatoriales cubrirá este vacío con bastante eficacia.

Mirando los planes de SpaceX, creen que la constelación de 32 planos es suficiente para las regiones ecuatoriales. Las 3 inclinaciones son 70, 74 y 81, con 5, 8 y 6 planos respectivamente. Supongo que el despliegue inicial se considera lo suficientemente bueno para la mayoría de la población mundial, pero eventualmente querrán tener una cobertura global. Para hacer eso con la menor cantidad de satélites posible, decidieron agregar los 19 aviones adicionales. Parece que esto es necesario porque la FCC dicta que la cobertura debe incluir Alaska para usar esa banda de frecuencia, lo que hace que las cosas sean particularmente difíciles.

Pensando un poco más en esto, parece que 9 grados laterales es el límite de cobertura. Dado 53 para una cobertura óptima de EE. UU., 81 cubre los polos, debe haber dos grupos dispersos de satélites para cubrir el resto del área. Creo que los dos fueron elegidos para optimizar el conteo de satélites mediante una simulación de algún tipo.

Tenga en cuenta también que cuanto más alta es la órbita, más satélites hay en el avión. Sospecho que esto es para compensar parte del margen que de otro modo se habría perdido.

¿Crees que podría haber alguna sutileza en las altitudes particulares elegidas, o es probable que se basen en la realidad de tener que evitar colisiones con lo que ya está allí arriba? En realidad, esa debería ser una pregunta aparte, así que pregunté: Para constelaciones de satélites LEO circulares, ¿hay asignaciones de "ranuras" disponibles en altitudes? .
Las altitudes son básicamente para maximizar la RF al suelo. Más alto da un campo de visión más grande, pero en general pierde algo de rf por la distancia.
Hmmm... todos están dentro de un rango estrecho. 1.150, 1.110, 1.130, 1.275 y 1.325 km es menos de +/- 9%, con altas inclinaciones que tienen tanto la altitud más alta como casi la más baja. Sin embargo, las altitudes más altas tienen n = 75 poblaciones de aviones, por lo que la tendencia es correcta. Pero mi pregunta vinculada es realmente sobre asignaciones y espacios.
¿No podrían cubrir Alaska con un satélite geoestacionario especial? @uhoh ¿Quizás los daños por radiación del interior de la camioneta Allen Belt ponen un límite superior para la altitud en un poco más de 1,000 km?
@LocalFluff dibuje un diagrama a escala; ciertamente no tendrá una elevación de más de 40 grados (no estoy seguro de que esté por encima del horizonte).
La geoestacionaria es una mala elección por varias razones. En primer lugar, la distancia requiere mucha más RF. En segundo lugar, en realidad está lo suficientemente lejos como para que los retrasos en la velocidad de la luz lleguen a ser molestos. El retraso de ida y vuelta es de aproximadamente 0,24 segundos, lo que en realidad aumenta considerablemente al navegar por la web.
@LocalFluff y estar 10 grados por encima del horizonte tampoco ayuda, pero PearsonArtPhoto lo ha logrado nuevamente: no sería en absoluto como el soporte de Internet de calidad que proporcionarían los satélites LEO de alrededor de 1200 km.
@uhoh Trabajé durante unos años con una red de comunicación por satélite. Hay una razón para la locura, y he estado atento al suelo ;-)
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