Constellation de satellites - Satellite constellation

La constellation GPS prévoit que 24 satellites soient répartis également entre six plans orbitaux . Remarquez comment le nombre de satellites en vue depuis un point donné de la surface de la Terre, dans cet exemple à 40°N, change avec le temps.

Une constellation de satellites est un groupe de satellites artificiels travaillant ensemble en tant que système. Contrairement à un seul satellite, une constellation peut fournir une couverture mondiale ou quasi mondiale permanente , de sorte qu'à tout moment, partout sur Terre, au moins un satellite est visible. Les satellites sont généralement placés dans des ensembles de plans orbitaux complémentaires et se connectent à des stations au sol réparties dans le monde . Ils peuvent également utiliser la communication inter-satellite .

Autres groupes satellites

Il ne faut pas confondre les constellations de satellites avec :

• les amas de satellites , qui sont des groupes de satellites se déplaçant très près les uns des autres sur des orbites presque identiques (voir vol en formation de satellites ) ;
• séries satellitaires ou programmes satellitaires (comme Landsat ), qui sont des générations de satellites lancées successivement ;
• flottes de satellites , qui sont des groupes de satellites du même fabricant ou opérateur qui fonctionnent indépendamment les uns des autres (pas comme un système).

Aperçu

Une éruption satellite artificielle brillante est visible au-dessus du Very Large Telescope . Les constellations de satellites pourraient avoir un impact sur l'astronomie au sol.

Les satellites en orbite terrestre moyenne (MEO) et en orbite terrestre basse (LEO) sont souvent déployés dans des constellations de satellites, car la zone de couverture fournie par un seul satellite ne couvre qu'une petite zone qui se déplace lorsque le satellite se déplace à la vitesse angulaire élevée nécessaire pour maintenir son orbite . De nombreux satellites MEO ou LEO sont nécessaires pour maintenir une couverture continue sur une zone. Cela contraste avec les satellites géostationnaires , où un seul satellite, à une altitude beaucoup plus élevée et se déplaçant à la même vitesse angulaire que la rotation de la surface de la Terre, fournit une couverture permanente sur une vaste zone.

Pour certaines applications, en particulier la connectivité numérique, la faible altitude des constellations de satellites MEO et LEO offre des avantages par rapport à un satellite géostationnaire, avec des pertes de trajet plus faibles (réduction des besoins en puissance et des coûts) et de la latence. Le délai de propagation pour une transmission de protocole Internet aller-retour via un satellite géostationnaire peut être supérieur à 600  ms, mais aussi faible que 125  ms pour un satellite MEO ou 30  ms pour un système LEO.

Des exemples de constellations de satellites comprennent le système de positionnement global (GPS), les constellations Galileo et GLONASS pour la navigation et la géodésie en MEO, les services de téléphonie par satellite Iridium et Globalstar et le service de messagerie Orbcomm en LEO, la constellation de surveillance des catastrophes et RapidEye pour la télédétection au soleil. constellations de communications synchrones LEO, russe Molniya et Tundra en orbite hautement elliptique , et constellations de satellites à large bande, en cours de construction par Starlink et OneWeb en LEO, et opérationnelles depuis O3b en MEO.

Concevoir

Constellation du marcheur

Il existe un grand nombre de constellations qui peuvent satisfaire une mission particulière. Habituellement, les constellations sont conçues pour que les satellites aient des orbites, une excentricité et une inclinaison similaires, de sorte que toute perturbation affecte chaque satellite approximativement de la même manière. De cette manière, la géométrie peut être préservée sans maintien en position excessif, réduisant ainsi la consommation de carburant et augmentant ainsi la durée de vie des satellites. Une autre considération est que la mise en phase de chaque satellite dans un plan orbital maintient une séparation suffisante pour éviter les collisions ou les interférences aux intersections du plan orbital. Les orbites circulaires sont populaires, car le satellite est alors à une altitude constante nécessitant un signal d'intensité constante pour communiquer.

Une classe de géométries d'orbite circulaire qui est devenue populaire est la constellation Walker Delta Pattern. Cela a une notation associée pour le décrire qui a été proposée par John Walker. Sa notation est :

je : t/p/f

où:

• i est l'inclinaison ;
• t est le nombre total de satellites ;
• p est le nombre de plans équidistants ; et
• f est l'espacement relatif entre les satellites dans des plans adjacents. Le changement d'anomalie vraie (en degrés) pour des satellites équivalents dans des plans voisins est égal à f × 360 / t .

Par exemple, le système de navigation Galileo est une  constellation Walker Delta 56° : 24/3/1. Cela signifie qu'il y a 24 satellites dans 3 plans inclinés à 56 degrés, couvrant les 360 degrés autour de l' équateur . Le "1" définit le phasage entre les plans, et comment ils sont espacés. Le Walker Delta est également connu sous le nom de rosette Ballard, d'après les travaux antérieurs similaires d'AH Ballard. La notation de Ballard est (t,p,m) où m est un multiple du décalage fractionnaire entre les plans.

Un autre type de constellation populaire est l'étoile de marche quasi polaire, qui est utilisée par Iridium . Ici, les satellites sont sur des orbites circulaires quasi polaires sur environ 180 degrés, se déplaçant vers le nord d'un côté de la Terre et vers le sud de l'autre. Les satellites actifs de la constellation Iridium complète forment une étoile de  marche de 86,4° : 66/6/2, c'est-à-dire que le phasage se répète tous les deux plans. Walker utilise une notation similaire pour les étoiles et les deltas, ce qui peut prêter à confusion.

Ces ensembles d'orbites circulaires à altitude constante sont parfois appelés coquilles orbitales .

Liste des constellations de satellites

Constellations de satellites de navigation

Constellations de satellites de communication

Diffusion

• Radio satellite Sirius
• Radio satellite XM
• Autre réseau
• Molniya (arrêté)

Surveillance

• Spire (AIS, ADS-B)
• Iridium (AIS, ADS-B)
• Hiber Global (IoT)
• TDRSS

Communication bidirectionnelle

Certains systèmes ont été proposés mais jamais réalisés :

D'autres systèmes sont proposés ou en cours de développement :

Le progrès

• Boeing Satellite transfère l'application sur OneWeb
• LeoSat a complètement fermé ses portes en 2019
• La constellation OneWeb comptait 6 satellites pilotes en février 2019 , 74 satellites lancés au 21 mars 2020 mais déposés en faillite le 27 mars 2020
• Starlink : première mission ( Starlink 0 ) lancée le 24 mai 2019 ; 955 satellites lancés, 51 désorbités, 904 en orbite au 25 novembre 2020 ; bêta-test public dans une plage de latitude limitée a commencé en novembre 2020
• O3b mPOWER : 3 premiers satellites à lancer au T3 2021 ; 8 de plus en 2022-2024
• Télésat LEO : deux prototypes : lancement 2018
• CASIC Hongyun : prototype lancé en décembre 2018
• Le prototype CASC Hongyan lancé en décembre 2018, pourrait être fusionné avec Hongyun
• Projet Kuiper : Dépôt FCC en juillet 2019

Constellations de satellites d'observation de la Terre

• Constellation RADARSAT
• Planète Labs
• Pléiades 1A et 1B
• RapidEye
• Constellation de surveillance des catastrophes
• Un train
• SPOT 6 et SPOT 7
• Flèche

Voir également

• Constellation Internet par satellite
• Pollution lumineuse
• Types d'orbite géocentrique

Remarques

Les références

Liens externes

Outils de simulation de constellation de satellites :

• Modélisateur de constellation de satellites AVM Dynamics
• Visualisation de la constellation de satellites SaVi
• Transfinite Visualyse Professionnel

Plus d'information:

• Internetworking avec des constellations de satellites - une thèse de doctorat (2001)
• Constellations de satellites du Lloyd's - dernière mise à jour le 20 juillet 2011
• Examen et analyse de la constellation polaire en orbite terrestre basse-IEEE