卫星在太空中的运动情况。工作人员使用专业软件工具被动监测卫星的位置,以确定它们何时改变了轨道参数——高度和轨道平面。当发现超出正常参数的运动时,将创建非机密报告,以便向全球太空运营商发布。卫星运营商使用这些信息来确保卫星的运动不会对其他卫星造成危险,移动卫星以避免碰撞,并识别可能造成损害的不负责任的活动或太空碎片。
空间技术——中国的遥感卫星 中国空间监视:遥感卫星星座。卫星在中国的反介入和反拒止战略中发挥着至关重要的作用,它可以对选定区域提供 24 小时监视能力。中国从 2006 年开始发射遥感系列卫星,这是一组可操作的 ISR 卫星,为中国提供了全球情报监视和侦察 (ISR) 能力。这些卫星位于 600 公里高空的低地球轨道 (LEO)。国家高级研究所 2018 年的一份报告表明,使用 CZ 2C 发射器从西昌发射场一次发射了三颗卫星。十二颗卫星占据的三个轨道平面也均匀分布在地球周围,相隔 120 度。这 12 颗卫星星座的结构表明,其目的是实现对北纬 35 度和南纬 35 度之间区域的近乎连续的 ELINT 监视。很可能很快会发射另外两个三联装,这样三个等距轨道平面将各有六颗卫星,间隔 60 度。这将创建一个由 18 颗卫星组成的运行星座。中国遥感卫星星座由 ELINT、SAR 和 EO 卫星组成,可提供大面积监视能力,尤其是在太平洋地区。该星座自 2010 年开始运行,为中国提供了 ISR 能力,可在远离海岸线的地方探测对手。该星座使用三种卫星:
摘要 — 用于通信服务的卫星星座正变得越来越重要,Starlink 和 OneWeb 等多家公司都发射了由数百或数千颗卫星组成的星座。本论文研究了如何为直径约为 15 厘米的小型用户终端设计这样的星座。提出了四个星座,其中两个在 8500 公里高度,两个在 1200 公里高度。研究了在轨道平面上系统地放置卫星的方法、链路预算的方面以及国际上的相关法规。结果发现,最有利的星座是中地球轨道星座,最低仰角为 30 ◦。选择这种星座的主要原因是预算有限,无法发射大量卫星。最后,考虑了同时包含地球静止卫星和非地球静止卫星的混合星座的概念。
在商业卫星服务公司的负责人之后,国防部(DOD)正在开发新的低地轨道(LEO)巨型构造,以提高军事太空系统的弹性和敏捷性。Megaconstellations可以在高空的多个轨道平面中有数百个卫星。在地面上保存了其他补给卫星,随时可以发射以取代由于计划的脱孔,可靠性问题或由于自然或人为原因而导致的损耗而丢失的卫星。国防部计划的目的要求清楚地了解开发,采购和操作基于LEO的巨型构成的地面系统和卫星的成本影响,包括初始发布和补给成本。本文以合理的解释和预测能力描述了强大而简单的参数成本模型,我们开发了使用来自12个LEO政府和商业星座的数据来估算这些大型构造的成本。
每个重约 12,500 英里的 GPS 卫星围绕地球运行。为确保卫星信号能够持续到达地球,GPS 卫星分布在六个轨道平面上。卫星大约每 12 小时绕地球运行一次。11 军用、商用和民用 GPS 系统精度极高,太空中的典型 GPS 信号在 95% 置信水平下可提供 7.8 米的“最坏情况”伪距精度。请注意,这与用户精度不同,因为伪距是从 GPS 卫星到接收器的距离。用户的实际精度取决于不可控变量,如大气影响、天空遮挡和接收器质量;不过,美国联邦航空局的数据显示,他们的高质量 GPS 接收器可提供优于 3.5 米的水平精度。12 普通公民或商业用户通常不需要更高的精度;然而,通过 GPS 增强系统可以实现更高的精度,在某些情况下可以实现几厘米内的实时定位。13
太空发展局 ( SDA ) 正在发布此其他交易机构 ( OT ) 招标,以进行扩散作战空间架构 ( PWSA ) 第 2 部分跟踪层的原型设计工作。T2 跟踪层原型设计工作将加速提供全球、持续指示、检测、警告、跟踪和识别常规和先进导弹威胁(包括高超音速导弹系统)的能力。T2 跟踪层还将通过在星座中整合火控质量传感器来展示导弹防御能力。T2 跟踪层范围包括采购和部署预计至少 54 艘带有红外 ( IR ) 传感器的航天器 ( SV ),分布在六 ( 6 ) 个轨道平面上。在该 OT 下,还可能进行卫星和传感器有效载荷的额外原型设计,以便为需求和星座设计提供信息。据估计,全面部署的跟踪层将包括多个平面上的 100 多个低地球轨道 (LEO) SV。
对于初始服务,目标没有太阳同步轨道,其平均地方时漂移约为 20 度/年。目标升交点地方时将在 2024 年 11 月约为 13h45,这限制了可能的插入轨道。分离和发射后退轨后,对平台进行标准调试,并增加捕获机制和会合传感器的功能测试。服务器通过节点进动和倾角校正匹配目标轨道平面,执行轨道提升和相位调整,将自身置于预期目标位置后方 30 公里处并探测目标。服务器使用仅角度导航逐渐安全地缩短距离。服务器收集并下行目标和会合传感器上的数据,并调试相对 GNC 执行近距离轨迹,逐渐靠近目标并最终捕获目标。目标和服务器的组合堆栈退轨。捕获数据已传输,堆栈的质心与推力轴对齐。堆栈已准备好重返大气层并脱离轨道。
摘要 — 在本文中,我们介绍并设计了用于直接卫星物联网 (DtS-IoT) 的稀疏星座。DtS-IoT 不需要地面基础设施,因为设备直接连接到充当轨道网关的低地球轨道卫星。稀疏星座的关键思想是通过 (i) 适当确定资源受限的 IoT 服务中存在的传输延迟,以及 (ii) 最佳定位轨道网关,显着减少在轨 DtS-IoT 卫星的数量。首先,我们分析 LoRa/LoRaWAN 和 NB-IoT 标准,并推导出两个连续经过卫星之间最大间隙时间的实际约束。然后,我们引入并优化了一种算法来设计稀疏 IoT 星座的准最优拓扑。最后,我们将我们的设计应用于全球和区域覆盖,并分析延迟、轨道平面数量和卫星总数之间的权衡。结果表明,考虑到 3 小时和 2 小时的间隔,稀疏星座仅需传统密集星座所需卫星数量的 12.5% 和 22.5%,即可提供全球范围的物联网覆盖。此外,我们还表明,对于 LoRa/LoRaWAN 和 NB-IoT,仅需 4 颗卫星和 3 颗卫星即可实现非洲和欧洲的特定区域覆盖。
随着太空民主化的兴起,地球观测 (EO) 图像对各行各业来说变得越来越重要。然而,构建能够实现持续高质量全球覆盖的星座仍然困难且成本高昂。将卫星星座重新配置到不同的轨道平面以改变其观测性能传统上是一个燃料密集型过程。可重构星座 (ReCon) 的概念考虑了在进行燃料效率高的机动以改变卫星地面轨道时的 퐽 2 扰动效应。与不可重构星座相比,ReCon 通过减少按需对给定地面事件进行重复观测所需的卫星数量,降低了高重访频率、高质量分辨率、EO 星座的成本。本文首先探讨了 ReCon 性能对重构需求、设计成本和图像价值的不确定性的敏感性。敏感性分析表明,在需求极低的情况下,ReCon 无法提供具有成本效益的解决方案(就每美元花费所响应的事件而言)。在需求高的情况下,ReCon 根本无法满足需求。对一系列需求情景的蒙特卡罗分析表明,使用分阶段部署 ReCon 为应对 EO 图像需求的不确定性提供了一种灵活、具有成本效益的解决方案。通过分阶段部署将发射成本推迟到未来,不仅可以为星座设计提供灵活性,而且还允许设计人员利用持续降低发射成本和增加发射机会的机会。分阶段部署星座还可以使卫星技术随着时间的推移而发展,从而有助于捕获更高价值的图像并进一步增强 ReCon 的功能。实施分阶段部署更多卫星的选项使 ReCon 能够更好地应对太空资产需求的不确定性。