Hoy, las constelaciones de satélites de comunicación a gran escala, también conocidas como megaconstelaciones, han sido cada vez más populares. OneWeb lanzó el primer lote de satélites de una constelación inicial de 650 satélites en febrero de 2019, y SpaceX también lanzó el primer lote de suConstelación de 12,000 satélites en mayo de 2019. El 8 de julio, Amazon también presentó una solicitud ante la FCC para su constelación de satélites planificada con 3,236 satélites. Se espera que estas constelaciones de satélites cambien el juego al realizar el servicio mundial de Internet satelital.
Sin embargo, la escala sin precedentes de estas megaconstelaciones también presenta numerosos desafíos, algunos de los cuales están ocultos y no están bien explorados. Los investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign identificaron un desafío oculto crítico sobre el reemplazo de satélites rotos en megaconstelaciones ypropuso una solución única con métodos de control de inventario.
"Mantener estas megaconstelaciones a gran escala de manera eficiente es mucho más complejo que los sistemas espaciales tradicionales. De hecho, se ha convertido cada vez más en un problema de logística terrestre en el que FedEx o UPS han estado trabajando. Así que abordamos este problema de mantenimiento de megaconstelacionesaprovechando la idea de la logística terrestre, que resulta no solo única e interesante, sino también muy adecuada en este contexto ", dijo Koki Ho, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la U de I.
El desafío que Ho describió es cambiar eficientemente un nuevo satélite por uno que se rompa. Para las compañías de telecomunicaciones, los satélites rotos significan comunicaciones interrumpidas y servicio de Internet, lo que conduce a clientes descontentos y pérdida de ingresos.
"La implementación de una constelación a gran escala es un problema, pero mantenerla es otro problema posiblemente más difícil", dijo Ho. "Cuando los satélites se rompen, es importante proporcionar un repuesto rápidamente para que haya poca brecha en el servicio. Las empresas necesitanservicio continuo para proporcionar cobertura global. Para lograr eso, necesitamos tener suficientes repuestos en órbita. La pregunta es: cuántos serían suficientes. ¿Podemos pensar en una forma más inteligente de usar la menor cantidad posible de satélites para satisfacer la brecha?¿requisito?"
En constelaciones de satélites anteriores, Ho dijo que esto no era un problema porque la escala era lo suficientemente pequeña como para que no se necesitaran métodos sofisticados para calcular la cantidad necesaria de repuestos; bastaba con tener algunos repuestos por plano orbital. Pero con una constelación formadade cientos de satélites, la estrategia no funcionará. Además, los nuevos satélites pequeños son más baratos pero tienen una tasa de falla relativamente más alta, por lo que se necesitan muchos más repuestos en cada plano orbital, y eso es ineficiente.
"Nuestra idea es usar algo llamado un método de control de inventario de múltiples niveles en la logística del terreno y aplicarlo al contexto del mecánico orbital", dijo Ho. "En nuestra solución, otra órbita que es más baja que la órbita real, quellamamos a la órbita de estacionamiento; se convierte en un almacén intermedio de los satélites. Un pequeño número de satélites de repuesto están en el plano orbital real para su reemplazo inmediato, mientras que un inventario más grande de satélites de reemplazo está esperando en la órbita del estacionamiento. Los que están en el plano orbitalcubrir una necesidad inmediata, los repuestos en la órbita de estacionamiento pueden reponer la órbita real ".
La investigación también aprovecha el efecto J2 del plano orbital, que es causado por la oblicuidad de la Tierra, para liberar los repuestos. La Tierra no es una esfera perfecta, explicó Ho, y porque no es una esfera perfecta, el orbitalel avión cambiará
"Esa tasa de cambio del plano orbital es diferente dependiendo de la altitud", dijo Ho. "Entonces, cuando tenemos una órbita de estacionamiento que está a una altitud menor que la órbita de la constelación original, sus tasas de cambio orbital son diferentes. El modelo matemático que utilizamoscreado toma en cuenta ese cambio de velocidad y qué plano está más cerca del satélite que necesita ser reemplazado para que tenga una cobertura continua de la Tierra. El método analiza qué plano orbital es el primero que coincidirá con el plano que tiene unexigir y también considerar si ese avión realmente tiene repuestos. Si ese avión no tiene repuestos, entonces esperamos hasta el próximo avión ", dijo Ho.
Ho dijo que este método también elimina la costosa urgencia de lanzar un satélite de reemplazo.
"Con esta estrategia de almacén, cuando hay un satélite fallido, ya hay un inventario de stock disponible para reemplazarlo. Cuando el stock cae por debajo de un umbral, puede lanzar más a la órbita de estacionamiento. Esto aprovecha el loteefecto de lanzamiento. Es más barato enviar un cohete con un montón de satélites que lanzar cada uno de ellos por separado "
Ho cree que este nuevo método de suministro resuelve un problema oportuno.
"La gente habla mucho sobre estas megaconstelaciones, pero no han pensado lo suficiente sobre algunos de los nuevos desafíos que traen", dijo Ho. "El uso de un enfoque de almacén único proporcionó una solución eficiente para abordar este complejo problema".
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Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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