수십 년 동안 과학자들은 지구상의 모든 지점을 볼 수있는 최소 위성 수를 알아 내려고 노력해 왔습니다. 이 문제는 공간 파편의 증가하는 문제뿐만 아니라 비용과 효율성의 고려로 인해 부분적으로 동기가 부여됩니다. 1980 년대 중반, John E. Draim 연구원은 일련의 연구에서이 문제에 대한 해결책을 제안했으며 4 위성 위성이 필요한 모든 것이라고 주장했다.
불행히도 위성을 궤도에 유지하기 위해서는 엄청난 양의 추진 제가 필요하기 때문에 그의 솔루션은 당시 실용적이지 못했습니다. 그러나 최근의 공동 연구 덕분에 한 연구팀은 4 개의 위성 별자리를 가능하게하는 여러 가지 요소의 조합을 발견했습니다. 그들의 발견은 원거리 통신, 내비게이션 및 원격 감지의 발전을 이끌면서 비용을 절감 할 수 있습니다.
그들의 발견을 설명하는 연구는 최근 저널에 실렸다. 자연 커뮤니케이션 코넬 대학의 토목 및 환경 공학 교수 인 패트릭 리드 (Patrick Reed)가 이끌었습니다. Reed는 NF (National Science Foundation)의 지원으로 Aerospace Corporation과 Davis의 California University의 엔지니어 및 과학자들과 합류했습니다.
최소한의 위성 수로 작동하는 별자리를 유지하는 방법에 대한 질문을 해결하기 위해 팀은 위성이 시간이 지남에 따라 궤도를 벗어나게 만드는 모든 요인을 고려했습니다. 여기에는 지구의 중력장, 대기 항력, 달과 태양의 중력 영향, 태양 복사의 압력이 포함됩니다. 리드가 설명했듯이 :
“우리가 가진 흥미로운 질문 중 하나는 실제로 그러한 힘을 변화시킬 수 있는가? 우리는 실제로 시스템을 분해하는 대신 별자리가 그 힘으로부터 에너지를 수확하고 그것을 사용하여 스스로를 제어하도록 실제로 뒤집을 수 있습니까?”
공동 연구는 AI 기반 컴퓨팅 검색 도구에 대한 Reed의 전문 지식과 함께 최첨단 천체 물리학, 운영 물류 및 시뮬레이션에 대한 Aerospace Corporation의 전문 지식을 결합했습니다. 이 팀은 또한 일리노이 대학교 (University of Illinois)에있는 Blue Water의 슈퍼 컴퓨터에 의존하여 수십만 개의 가능한 궤도와 섭동 조합을 조사했습니다.
The Aerospace Corporation 미래 아키텍처 부서의 시스템 디렉터 인 Lake A. Singh는 다음과 같이 설명했습니다.
“우리는 지능형 검색 분석 분야에서 Cornell의 지도력과 함께 Aerospace의 별자리 설계 전문 지식을 활용했으며 Draim 별자리 설계에 대한 운영 가능한 대안을 발견했습니다. 이러한 별자리 설계는 정지 궤도와 그 밖의 개념을 위해 미션 플래너에게 실질적인 이점을 제공 할 수 있습니다.”
시간이 지남에 따라 팀은 별자리 디자인을 두 가지 모델로 좁힐 수있었습니다. 하나의 위성은 24 시간 동안 궤도를 돌면서 86 %의 전 세계 범위를 달성 할 수있었습니다. 다른 한편으로, 위성은 48 시간 동안 궤도를 돌면서 95 % 범위를 달성 할 것입니다. 두 팀 모두 100 % 부끄러워했지만, 작은 커버리지 마진을 희생하면 상당한 절충안으로 이어질 수 있다는 것을 발견했습니다.
여기에는 일반적으로 위성을 제어하기가 어렵고 궤도가 붕괴되는 동일한 중력 및 태양 복사에서 더 많은 에너지를 이용할 수있는 기능이 포함됩니다. 또한 위성 사업자는 적용 범위의 격차가 발생하는 위치를 제어 할 수 있으며 하루 최대 80 분 동안 지속됩니다. 리드가 말했듯이이 절충안은 그만한 가치가 있습니다.
“이것은 완벽 추구가 실제로 혁신을 방해 할 수있는 것들 중 하나입니다. 그리고 당신은 정말 극적인 금액을 포기하지 않습니다. 지구상의 모든 곳을 커버해야하는 미션이있을 수 있으며,이 경우 더 많은 위성이나 네트워크 센서 또는 하이브리드 플랫폼을 사용해야합니다.”
이 유형의 수동 위성 제어의 다른 이점으로는 별자리의 수명을 5 년에서 15 년으로 연장 할 수있는 방법이 있습니다. 또한 추진력이 덜 필요하고 높은 고도에서 부유 할 수있어 우주선 및 기타 궤도 물체와의 충돌 위험이 줄어 듭니다. 그러나 가장 큰 판매 포인트는이 설정을 기존 위성 별자리와 비교할 때 얼마나 비용 효율적인지입니다.
이것은 큰 별자리를 배치하는 데 필요한 재정 자원이없는 국가 또는 상업용 항공 우주 회사에게 특히 매력적입니다.
“하나의 위성조차도 센서의 종류와 용도에 따라 수억 달러 또는 수십억 달러가 소요될 수 있습니다. 따라서 기존 및 신규 미션에서 사용할 수있는 새로운 플랫폼을 갖추는 것이 매우 깔끔합니다. 원격 감지, 통신, 내비게이션, 고 대역폭 감지 및 공간 주변의 피드백 가능성이 매우 높으며 매우 빠르게 발전하고 있습니다. 거의 전 세계에 걸쳐 오래 지속되는 자체 적응 형 위성 별자리를 활용할 수있는 모든 종류의 응용 프로그램이있을 것입니다.”
이 연구는 위성 범위와 별자리의 유지 관리에 대한 지속적인 질문을 해결합니다. 또한 통신, 내비게이션 및 원격 감지 분야의 발전을 주도하고 있습니다. 가까운 미래에 수많은 위성이 우주로 보내져 위성 인터넷 (SpaceX의 Starlink 별자리)을 제공하고 과학 실험을 수행하며 지구의 대기와 표면을 모니터링 할 것입니다.
우주 쓰레기에 관한이 문제와 관련 우려 사이에서 적은 비용으로 더 많은 것을 할 수 있으면 (그리고 적은 돈으로) 많은 도움이 될 것입니다!
