constelación de satélites

El diseño de una constelación de satélites (es decir, la determinación de la distribución orbital de sus componentes) es un problema complejo que generalmente utiliza la cobertura satélite-objetivo como principal indicador de rendimiento. Naturalmente, la constelación resultante depende de los requisitos y objetivos de la misión y puede caracterizarse por su geometría, es decir, puede ser simétrica o asimétrica.

Las constelaciones simétricas se proponen tradicionalmente para aplicaciones que requieren cobertura global (por ejemplo, telecomunicaciones). Entre las constelaciones simétricas notables propuestas en la literatura se incluyen Walker Delta y Star ^{[ 4 ] [ 5 ]} y Rosette ^{[ 6 ]} .

Las constelaciones asimétricas se suelen adoptar cuando se requiere cobertura regional (es decir, la distribución de objetivos se concentra en ubicaciones específicas en lugar de ser uniforme a nivel mundial). Se proponen constelaciones asimétricas para abordar la monitorización de desastres ^{[ 7 ]} , la remediación de desechos orbitales ^{[ 8 ]} y el conocimiento del dominio del espacio cislunar ^{[ 9 ]} .

Las grandes constelaciones de satélites se evalúan en función de los límites de densidad de flujo de potencia equivalente (EPFD, por sus siglas en inglés) para garantizar que sus transmisiones combinadas sigan siendo compatibles con los servicios de satélites geoestacionarios.

La necesidad de optimización en el diseño de constelaciones surge del gran número de grados de libertad en el espacio de diseño. Por ejemplo, las características de la carga útil, la resolución de cobertura temporal requerida (p. ej., continua o discontinua), la distribución de los objetivos y las órbitas candidatas. Las metodologías de optimización convencionales utilizadas para el diseño de constelaciones incluyen:

• Enumeración completa ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}
• Programación lineal de enteros mixtos ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}
• Metaheurísticas ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

Existe un gran número de constelaciones que pueden satisfacer una misión específica. Generalmente, las constelaciones se diseñan de manera que los satélites tengan órbitas, excentricidad e inclinación similares, de modo que cualquier perturbación afecte a cada satélite de forma prácticamente idéntica. De esta forma, se puede preservar la geometría sin necesidad de un mantenimiento de posición excesivo, lo que reduce el consumo de combustible y, por consiguiente, aumenta la vida útil de los satélites. Otro aspecto importante es que la fase de cada satélite en el plano orbital mantenga una separación suficiente para evitar colisiones o interferencias en las intersecciones de los planos orbitales.

Una clase de geometrías de órbita circular que se ha popularizado es la constelación del patrón delta de Walker. Esta tiene una notación asociada para describirla, propuesta por John Walker. ^{[ 19 ]} Su notación es:

yo: t/p/f

dónde:

• i es la inclinación;
• t es el número total de satélites;
• p es el número de planos igualmente espaciados; y
• f es el espaciado relativo entre satélites en planos adyacentes. El cambio en la anomalía verdadera (en grados) para satélites equivalentes en planos vecinos es igual a f × 360 / t .

Por ejemplo, el sistema de navegación Galileo es una constelación Walker Delta de 56°:  24/3/1. Esto significa que hay 24 satélites en 3 planos inclinados a 56 grados, que abarcan los 360 grados alrededor del ecuador . El "1" define la fase entre los planos y cómo están espaciados. La Walker Delta también se conoce como roseta de Ballard, en honor al trabajo anterior similar de A. H. Ballard. ^{[ 6 ] [ 20 ]} La notación de Ballard es (t,p,m) donde m es un múltiplo del desplazamiento fraccional entre planos.

Otro tipo de constelación popular es la Estrella Walker, casi polar, utilizada por Iridium . En ella, los satélites se encuentran en órbitas circulares casi polares que abarcan aproximadamente 180 grados, viajando hacia el norte en un lado de la Tierra y hacia el sur en el otro. Los satélites activos en la constelación completa de Iridium forman una Estrella Walker de 86,4°:  66/6/2, es decir, la fase se repite cada dos planos. Walker utiliza una notación similar para estrellas y deltas, lo que puede resultar confuso.

Estos conjuntos de órbitas circulares a altitud constante a veces se denominan capas orbitales.

• Constelación de satélites RADARSAT
• Planet Labs
• Pléyades 1A y 1B
• Satellogic
• RapidEye
• Constelación de monitoreo de desastres
• Tren A
• PUESTO 6 y PUESTO 7
• Aguja
• Sinspectiva
• Constelaciones de satélites propuestas para misiones de observación de la Tierra:
• SatLeo
• Satélite Scout NanoMag

• Muy
• REC
• Raya