Für welche Anwendungen sind LEO und GEO austauschbar?

Die Wahl von LEO oder GEO ist oft ein Kompromiss zwischen verschiedenen Systemen und hängt häufig von den Kosten ab. Es gibt nicht viel, was Sie in GEO tun können, was Sie in LEO nicht verwalten können, wenn die Kosten kein Problem sind (oder umgekehrt).

Einige Beispiele dafür, wo dies der Fall ist;

1. Erdbeobachtungsmissionen – normalerweise könnte Ihr erster Impuls sein, dass LEO hier ein klarer Gewinner ist, es ist näher an der Erde, also ist Ihre Auflösung höher, Sie können die Daten schneller und mit weniger Energie zur Erde zurückbringen – Win Win, richtig? Was ist, wenn Sie ein bestimmtes Land häufig beobachten möchten, Ihr eigenes Land zur Überwachung von Entwaldung, Bodenfeuchte oder Luftqualität? Sie können dies mit einem einzigen Geo-Satelliten in Position über Ihrem Land oder mit vielen LEO-Satelliten tun. Wenn Sie alle paar Minuten Daten sammeln möchten, sich aber nicht zu sehr um die Auflösung der Daten kümmern, ist GEO mit ziemlicher Sicherheit eine günstigere Option als LEO.

2. Kommunikationssatelliten - Je weiter ein Satellit von der Erde entfernt ist, desto größer ist der Anteil der Erdoberfläche, zu dem der Satellit Sichtlinie hat (natürlich bis zu einem bestimmten Punkt). Geo scheint also ein leichter Gewinn zu sein, sicherlich kostet es mehr Strom, um Kommunikation über die größere Entfernung zu übertragen, aber im Weltraum haben Sie Solarzellen und Strom ist einfach! Aber wie steht es damit, sicherzustellen, dass Sie diese Sichtlinie verwenden? Wenn Ihr Satellit in die falsche Richtung zeigt, können Sie so viel Leistung einspeisen, wie Sie möchten, Ihre Richtantenne wird auf der Erde keinen Blip machen. Die Zielgenauigkeit erfordert entweder Schwungräder oder Flugstrahlruder und normalerweise beides (Schubruder, um die Räder nach Gebrauchszeiten zu entlasten). Treibstoff ist nicht annähernd so billig oder einfach im Weltraum, und die Auflösung der Zielgenauigkeit für GEO ist viel höher als für LEO.

3. Zugang zum Weltraum - Sie sind also ein Zweitweltland, das versucht, sich in die intellektuelle Elite zu schleppen, indem Sie Ihre eigene Raumstation starten. Sie können Kristallwachstum, Ameisenkolonien und Federschwingungen in 0g untersuchen - wer möchte das nicht! Gehen Sie LEO oder GEO. Sicherlich ist man in LEO stärker von den Massenkonzentrationen auf der Erde betroffen, aber GEO ist so viel weiter entfernt. Es ist nicht billig, das für eine Raumstation benötigte Schüttgut zu GEO zu bringen, ganz zu schweigen von den Tonnen an Nahrung, Wasser, Luft und Quellen, die Astronauten täglich verbrauchen. LEO ist näher und damit günstiger.

Ich kann mir nur eine Art von Mission vorstellen, bei der Sie entweder in LEO oder GEO operieren müssen (es kann mehr geben);

1. Entfernung von GEO-Schutt/Wartung von GEO-Satelliten – ersetzen Sie GEO durch LEO, es kann in beide Richtungen funktionieren. Das Wichtigste dabei ist, dass Sie auf einen bestimmten Bereich des Weltraums zielen, das ist eine Ihrer Missionsanforderungen. Sie möchten GEO bereinigen, Sie können keinen Satelliten senden, um Trümmer von LEO zu entfernen, es hätte einen vernachlässigbaren Effekt.

Die Umstellung eines Systems von LEO auf GEO hat Auswirkungen, die weit über die Anzahl der Satelliten hinausgehen, die für eine konstante Sichtverbindung zum Boden erforderlich sind:

• GEO-Systeme sind weiter entfernt, was die Latenz um das 60-fache und die für Telekommunikationsanwendungen erforderliche Leistung um das 3600-fache erhöht, verglichen mit einer 600 km langen LEO-Umlaufbahn. Es verschlechtert auch die Auflösung um den Faktor 60x für Bildgebungssysteme, was hochauflösende Bildgebungssatelliten in GEO mit der aktuellen Technologie unmöglich macht. Für aktive Systeme wie RADAR und LIDAR ist die benötigte Leistung in GEO 13 Millionen Mal höher.

• GEO-Systeme sind am Himmel befestigt: Die Bodenterminals benötigen keine Verfolgungsantenne, um ihnen zu folgen, was die Kosten erheblich senkt und es ermöglicht, einen breiten Markt zu erreichen (dies ist beispielsweise für Satellitenfernsehen wichtig).

Abhängig von Ihrer genauen Anwendung (Satellitenfernsehen, Kommunikation unterwegs mit leichten Terminals wie Iridium, stündliche hochauflösende Bildgebung der Erde mit niedriger Auflösung oder hochauflösende Bildgebung) werden Ihnen die Kompromisse sagen, dass es sich um ein LEO- oder GEO-System handelt ist optimal. Insofern sind sie nicht austauschbar. Mir fällt keine Anwendung ein, bei der ein GEO- und ein LEO-System den gleichen Service zum gleichen Preis bieten.

Eine Fernsehübertragung unter Verwendung von LEO-Satelliten wäre für einen Verbraucher schwierig und teuer. Eine Peilantenne wäre nötig und für unterbrechungsfreies Fernsehen sogar zwei Peilantennen mit einer filigranen Übergabe von einem Satelliten zum nächsten. Die Nachführantennen würden für die gesamte Bahn des Satelliten eine freie Sicht zum Himmel benötigen. Im Vergleich zu einem GEO-TV-Satelliten könnten viele TV-Konsumenten eine Tracking-Antenne nicht an der gleichen Stelle montieren, die für eine feste Antenne sinnvoll wäre.

Geostationäre Umlaufbahnen gibt es nur in einem Geschmack: null Neigung.

Das bedeutet, dass von GEO (geostationär) aus kein Zugang zu den polnahen Gebieten besteht. Keine Bildgebung, keine zuverlässigen Datenverbindungen, nada , ничего , zilch . Abgesehen von der Brechung befindet sich der geostationäre Ring unterhalb des Horizonts, wenn Sie sich jenseits von etwa 81 Grad nördlicher oder südlicher Breite befinden.

Die erste und sehr nützliche geosynchrone Umlaufbahn – die Molniya -Umlaufbahn – kann jedoch eine hervorragende Abdeckung eines Pols aufweisen, indem eine gute (gute = langsame Bewegung, lange) Abdeckung der gegenüberliegenden Hemisphäre geopfert wird. Drei Satelliten in dieser Umlaufbahn bieten eine kontinuierliche Abdeckung, erfordern jedoch möglicherweise eine gewisse Aufmerksamkeit hinsichtlich der Ausrichtung von Antennen mit Gewinn.

oben: Illustration einer Molniya-Umlaufbahn: „ Die Molniya-Umlaufbahn. Normalerweise wird der Zeitraum vom Perigäum +2 Stunden bis zum Perigäum +10 Stunden verwendet, um zur nördlichen Hemisphäre zu senden. “ von hier aus .

oben: Eine Kugel in einem Kegel, von http://mathcentral.uregina.ca .