Die 4.425-Satelliten-Konstellation von SpaceX – was ist die Methode für den Wahnsinn?

Der BBC-Artikel SpaceX zielt darauf ab, das Internet aus dem Weltraum zu starten, erörtert den SpaceX-Vorschlag für eine dichte Anordnung von über 4.000 LEO-Satelliten für eine globale Internetabdeckung und enthält Links zu SpaceX Non-Geostationary Satellite System Attachment A - Technical Information to Supplement Schedule S .

Die Anfangskonfiguration wird die erste Gruppe von 1.600 aktiven Satelliten (plus Ersatzteilen) auf 32 Orbitalebenen mit jeweils 50 Satelliten sein, alle mit einer Neigung von 53 Grad und einer LEO-Höhe von 1.150 km. Die endgültige Konfiguration fügt vier weitere Sätze von Flugzeugen mit vier weiteren Neigungen und Höhen hinzu, für eine Gesamtsumme von 4.425 aktiven Satelliten (plus Ersatzteile).

Wenn ich das richtig verstehe, soll diese Konfiguration eine globale Abdeckung bieten, sodass jeder Ort auf der Erde zu jeder Zeit mindestens einen Satelliten über 40 Grad Höhe sehen kann.

Meine Frage ist - wie funktioniert die Konfiguration dieser Konstellation eigentlich? Erfüllen diese Neigungen und Höhen ein erwartetes Verhalten für die Knotenpräzession ? Gibt es hier eine elegante Orchestrierung? Es gibt fünf leicht unterschiedliche Höhen, was bedeutet, dass jede Gruppe eine etwas andere Periode haben wird, also denke ich nicht, dass die verschiedenen Gruppen relativ zueinander abgestuft sind, nur innerhalb einer Gruppe oder zumindest innerhalb jeder Ebene jeder Gruppe.

Gibt es fünf verschiedene Höhen nur zur Kollisionsvermeidung - was zwischen Ebenen mit gemischten Neigungen schwieriger ist als zwischen Ebenen mit identischer Neigung (aber unterschiedlichen Knoten)?

F: Wie funktioniert die Konfiguration dieser Konstellation eigentlich? - welche Methode steckt hinter dem Wahnsinn? (idomatisch gesprochen)


Hier sind einige einfache Plots. Ich arbeite an besseren - hoffentlich eine Animation oder eine 2D-Karte mit Bodenspuren.

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über x2: Screenshots von SpaceX nicht-geostationäres Satellitensystem Anhang A – Technische Informationen zur Ergänzung von Anhang S .

Es ist schwer zu verstehen, was Ihre Frage wirklich ist, und sie scheint sehr weit gefasst zu sein. Könnten Sie versuchen, es zu verbessern?
@Antzi Ich habe die Frage ein wenig modifiziert. Es ist keine Frage, die jemand einfach googeln und einen Wikipedia-Artikel finden kann - es ist eher eine Frage, die jemand, der sich bereits mit Satellitenkonstellationen auskennt, sicherlich verstehen ( wie funktioniert das ) und möglicherweise beantworten kann. Geben wir es bis Montag. In der Zwischenzeit stecke ich einen Weg in eine echte Animation und einige Bodenbedeckungskarten.
@DavidHammen Nein, wirklich überhaupt kein Duplikat. Ich habe hier speziell nach der besonderen Wahl der Ebenen, der Neigung und der Knotenpräzession gefragt . Du trübst das Wasser. Bitte schauen Sie sich die Frage noch einmal an. Die andere Frage in ihrer Gesamtheit:Masseninformationen zu allem auf dieser Welt sind mit einer einzigen Berührung über das Internet verfügbar. Meine Frage ist, ob es möglich ist, dieses Internet durch eine Konstellation von Cubesats in einer niedrigen Erdumlaufbahn zu ersetzen, um Daten überall zu übertragen Welt sicherer als über das Internet? "
Vielleicht ist dies eine separate Frage, aber was wäre für eine begleitende Bodenstation erforderlich, um auf das SpaceX-Satelliteninternet zuzugreifen? Könnte ein Smartphone mit einem zusätzlichen Funkgerät wie dem vorhandenen Mobilfunk, GPS, WiFi usw. ausgestattet werden, oder müsste eine Bodenstation eine größere Antenne und einen kräftigeren Sender (und mehr Batterie für die Stromversorgung) haben, als vernünftigerweise verpackt werden könnte ein Smartphone?
@AnthonyX Ich denke, das ist eine sehr gute Frage und definitiv eine separate. Ich frage nach Neigungen und Höhen, also nach Leistung und Frequenz und Antennen. Ich habe eine Vermutung, dass der häufigste Bodenempfänger ein kleiner, relativ feststehender Empfänger mit freier Sicht zum Himmel sein wird, der dann als lokaler WLAN-Hotspot auf 2 und 5 GHz dient oder auf einem Mobilfunkmast sitzt und lokal versorgt 3G/4G-Mobilfunk, aber das ist nur eine Vermutung. Ich denke nicht, dass das direkte Telefonieren das primäre Ziel ist, da eine relativ ungehinderte Sicht auf den Himmel erforderlich ist.
Warum 4000 Satelliten? Garantiert gps nicht jederzeit eine Sichtverbindung zu mindestens zwei Satelliten mit nur 26 ?
@uhoh Ich habe bemerkt, dass Sie den Anhang zum SpaceX-Bericht gepostet haben. Haben Sie den vollständigen Bericht zum vorgeschlagenen Projekt? Vielen Dank.
@Moko nein tue ich nicht. Ich habe diesen Link nur gefunden, indem ich den BBC-Artikel gelesen habe, wie in meinem ersten Satz beschrieben. Ich glaube, es ist öffentlich, weil es Teil eines eingereichten Antrags ist, nicht sicher, ob der gesamte Plan bereits öffentlich bekannt gegeben wurde. Es ist möglich, dass jemand anderes hier weiß, wie man weitere Informationen findet - Sie könnten in Betracht ziehen, eine separate Frage zu stellen.
@Innovine: *4 Satelliten. Aber das ist irrelevant, weil a) GPS Simplex ist (also die Leistung der Bodeneinheit keine Rolle spielt), b) GPS eine geringe Bandbreite hat, c) GPS nicht unter hohen Latenzzeiten leidet. Keines davon trifft auf Telekommunikationssatelliten zu.

Antworten (1)

Die Knotenpräzession spielt für eine Ebene mit Satelliten wie dieser keine Rolle, sie drehen sich im Einklang, sodass die Abdeckung gleich bleibt.

Okay. Warum also die ungewöhnliche Doppelneigungskonstellation? Die Neigung eines Satellitenbandes lässt Sie wissen, auf welchem ​​Breitengrad es am besten funktioniert. Ein 0-Grad-Satellit funktioniert am besten am Äquator, ein 90-Grad-Satellit an den Polen. 53 funktioniert am besten für Kunden um den 40. bis 60. nördlichen oder südlichen Breitengrad.

Um eine vollständige Abdeckung zu erreichen, gibt es zwei Bereiche, die verrutschen können. Zunächst einmal die Stangen, die überhaupt keine Abdeckung erhalten. Eine kleinere Anzahl von Flugzeugen könnte die Pole recht effektiv bedecken.

Der andere ist etwas weniger offensichtlich, aber der Äquator. Über dem Äquator befinden sich 32 Satellitenbänder, die sich zweimal pro Umlaufbahn kreuzen. Im Wesentlichen wird es dann eine Abdeckung für 64 Satelliten gleichzeitig geben. Über den höheren Breitengraden ist die Entfernung um den Globus auf diesem Breitengrad geringer, und daher wird die Dichte höher sein. Eine einzige Konstellation äquatorialer Satelliten wird diese Lücke ziemlich effektiv schließen.

Wenn man sich die Pläne von SpaceX ansieht, gehen sie davon aus, dass die 32-Ebenen-Konstellation für die äquatorialen Regionen ausreicht. Die 3 Neigungen sind 70, 74 und 81 mit jeweils 5, 8 und 6 Ebenen. Meine Vermutung ist, dass der anfängliche Einsatz für den Großteil der Weltbevölkerung gut genug ist, aber sie werden schließlich eine globale Abdeckung haben wollen. Um dies mit möglichst wenig Satelliten zu erreichen, beschlossen sie, die zusätzlichen 19 Flugzeuge hinzuzufügen. Es scheint, dass dies erforderlich ist, weil die FCC vorschreibt, dass die Abdeckung Alaska umfassen muss, um dieses Frequenzband zu verwenden, was die Dinge besonders schwierig macht.

Wenn man dies etwas genauer durchdenkt, scheint es, dass 9 seitliche Grad die Abdeckungsgrenze sind. Da 53 für eine optimale US-Abdeckung gegeben sind, deckt 81 die Pole ab, es müssen zwei spärliche Gruppen von Satelliten vorhanden sein, um den Rest des Gebiets abzudecken. Ich glaube, die beiden wurden ausgewählt, um die Satellitenzahl durch eine Art Simulation zu optimieren.

Beachten Sie auch, dass je höher die Umlaufbahn ist, desto mehr Satelliten befinden sich im Flugzeug. Ich vermute, dass dies dazu dient, einen Teil der Marge auszugleichen, die sonst verloren gegangen wäre.

Glaubst du, dass es irgendwelche Feinheiten in den ausgewählten Höhen geben könnte, oder basieren sie wahrscheinlich auf der Realität, Kollisionen mit dem zu vermeiden, was bereits dort oben ist? Eigentlich sollte das eine separate Frage sein, also habe ich gefragt: Gibt es für Konstellationen von kreisförmigen LEO-Satelliten Zuweisungen verfügbarer "Slots" in Höhen? .
Die Höhen dienen im Wesentlichen dazu, die HF zum Boden zu maximieren. Höher ergibt ein größeres Sichtfeld, verliert aber insgesamt etwas HF durch die Entfernung.
Hmmm... sie liegen alle in einem engen Bereich. 1.150, 1.110, 1.130, 1.275 und 1.325 km sind weniger als +/- 9 %, wobei große Neigungen sowohl die höchste als auch die niedrigste Höhe haben. Die höheren Lagen haben jedoch n = 75 Flugzeugpopulationen, so dass der Trend richtig ist. Aber meine verknüpfte Frage bezieht sich wirklich auf Zuweisungen und Slots.
Könnten sie Alaska nicht mit einem speziellen geostationären Satelliten abdecken? @uhoh Vielleicht legen Strahlungsschäden vom inneren Van-Allen-Gürtel eine Obergrenze für die Höhe bei etwas über 1.000 km fest?
@LocalFluff zeichne ein maßstabsgetreues Diagramm - es wird sicherlich keine Höhe über 40 Grad haben (ich bin mir nicht sicher, ob es sogar über dem Horizont liegt).
Geostationär ist aus mehreren Gründen eine schlechte Wahl. Erstens erfordert die Entfernung viel mehr HF. Zweitens ist es tatsächlich weit genug, dass Verzögerungen bei Lichtgeschwindigkeit ärgerlich werden. Die Roundtrip-Verzögerung beträgt etwa 0,24 Sekunden, was sich beim Surfen im Internet tatsächlich erheblich summiert.
@LocalFluff und 10 Grad über dem Horizont zu sein, hilft auch nicht, aber PearsonArtPhoto hat es wieder geschafft - es wäre überhaupt nicht wie die hochwertige Internetunterstützung, die etwa 1.200 km LEO-Satelliten bieten würden.
@uhoh Ich habe einige Jahre mit einem Satellitenkommunikationsnetzwerk gearbeitet. Der Wahnsinn hat einen Grund, und ich habe mein Ohr am Boden;-)