Hoje, constelações de satélites de comunicação em grande escala, também conhecido como megaconstelações, têm sido cada vez mais populares. OneWeb lançou o primeiro lote de satélites de uma constelação inicial de 650 satélites em fevereiro de 2019, e a SpaceX também lançou o primeiro lote de seus 12, Constelação de 000 satélites em maio de 2019. Em 8 de julho, A Amazon também entrou com um pedido na FCC para sua constelação de satélites planejada com 3, 236 satélites. Espera-se que essas constelações de satélites sejam uma virada de jogo ao realizar o serviço mundial de Internet via satélite.

Contudo, a escala sem precedentes dessas megaconstelações também traz vários desafios, alguns dos quais estão escondidos e não bem explorados. Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign identificaram um desafio oculto crítico sobre a substituição de satélites quebrados em megaconstelações e propuseram uma solução única com métodos de controle de estoque.

"Manter essas megaconstelações em grande escala com eficiência é muito mais complexo do que os sistemas espaciais tradicionais. tornou-se cada vez mais como um problema de logística terrestre no qual a FedEx ou a UPS têm trabalhado. Então, resolvemos esse problema de manutenção de megaconstelação aproveitando a ideia da logística terrestre, o que acaba por ser não apenas único e interessante, mas também muito adequado neste contexto ", disse Koki Ho, professor assistente no Departamento de Engenharia Aeroespacial da Universidade de I.

O desafio que Ho descreveu é trocar com eficiência um novo satélite por um que quebra. Para empresas de telecomunicações, satélites quebrados significam comunicações e serviço de Internet interrompidos, o que leva a clientes insatisfeitos e perda de receita.

"A implantação de uma constelação em grande escala é um problema, mas mantê-lo é outro problema possivelmente mais desafiador, "Ho disse." Quando os satélites quebram, fornecer uma peça sobressalente rapidamente é importante para que haja pouca lacuna no serviço. As empresas precisam de serviço contínuo para fornecer cobertura global. Para conseguir isso, precisamos ter sobressalentes suficientes em órbita. A questão é:quantos seriam suficientes. Podemos pensar em uma maneira mais inteligente de usar o mínimo possível de satélites para satisfazer o requisito de gap? "

Em constelações de satélites anteriores, Ho disse que isso não era um problema porque a escala era pequena o suficiente para que métodos sofisticados para calcular o número necessário de sobressalentes não fossem necessários; ter apenas alguns sobressalentes por plano orbital era o suficiente. Mas com uma constelação composta por centenas de satélites, a estratégia não funcionará. Também, novo, satélites pequenos são mais baratos, mas têm uma taxa de falha relativamente mais alta, então muitos mais sobressalentes são necessários em cada plano orbital, e isso é ineficiente.

"Nossa ideia é usar algo chamado método de controle de estoque multi-escalão na logística terrestre e aplicá-lo ao contexto do mecânico orbital, "Ho disse." Em nossa solução, outra órbita inferior à órbita real, que chamamos de órbita de estacionamento; torna-se um armazém intermediário dos satélites. Um pequeno número de satélites sobressalentes está no plano orbital real para substituição imediata, enquanto um estoque maior de satélites de reposição está esperando na órbita de estacionamento. Aqueles no plano orbital cobrem uma necessidade imediata, as peças sobressalentes na órbita de estacionamento podem reabastecer a órbita real. "

A pesquisa também aproveita o efeito J2 do plano orbital, que é causado pela obliquidade da Terra, para entregar as peças de reposição. A Terra não é uma esfera perfeita, Ho explicou, e porque não é uma esfera perfeita, o plano orbital mudará.

"Essa taxa de mudança do plano orbital é diferente dependendo da altitude, "Ho disse." Então, quando temos uma órbita estacionária que está em uma altitude menor do que a órbita original da constelação, suas taxas de deslocamento orbital são diferentes. O modelo matemático que criamos leva em consideração essa mudança de taxa e qual plano está mais próximo do satélite que precisa ser substituído para que você tenha uma cobertura contínua da Terra. O método analisa qual plano orbital é o primeiro que coincide com o plano que tem uma demanda e também considera se esse plano realmente tem sobressalentes. Se esse avião não tiver sobressalentes, então esperamos até o próximo avião, "Ho disse.

Ho disse que esse método também elimina a urgência dispendiosa de lançar um satélite substituto.

"Com esta estratégia de warehouse, quando há um satélite com falha, já existe um estoque de estoque disponível para repor. Quando o estoque cai abaixo de um limite, você pode lançar mais para a órbita de estacionamento. Isso aproveita o efeito de inicialização em lote. É mais barato enviar um foguete com vários satélites do que lançar cada um deles separadamente. "

Ho acredita que esse novo método de fornecimento resolve um problema oportuno.

"As pessoas estão falando muito sobre essas megaconstelações, mas não pensaram profundamente o suficiente sobre alguns dos novos desafios que elas trazem, "Disse Ho." Usar uma abordagem de warehouse única forneceu uma solução eficiente para resolver esse problema complexo. "

O papel, "Estratégia sobressalente para constelação de satélites ideal usando controle de estoque multi-escalão, "foi escrito por Pauline Jakob e Koki Ho da Universidade de I e Seiichi Shimizu, Shoji Yoshikawa da Mitsubishi Electric Corporation, Amagasaki, Japão. Aparece no Jornal de espaçonaves e foguetes .