science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Studie verkent opties die de winst in breedbandsatellietconstellaties optimaliseren

3D- en grondbaanweergaven van de geoptimaliseerde constellatie (unieke behuizing met satellietontwerp). Credit:University of Illinois Department of Aerospace Engineering

Verschillende grote telecommunicatiebedrijven hebben plannen voorgesteld om wereldwijde breedbanddiensten aan te bieden door honderden en zelfs duizenden satellieten in een baan om de aarde te lanceren. Hoewel breedband voor iedereen een geweldig idee klinkt, het brengt ook een groot financieel risico met zich mee, wat resulteert in faillissement voor sommigen die het hebben geprobeerd. Recent onderzoek aan de Universiteit van Illinois suggereert een meer kosteneffectieve strategie met regionale dekking en gefaseerde implementatie.

"Het is eigenlijk heel eenvoudig om te bepalen hoeveel satellieten je nodig hebt om wereldwijde dekking te krijgen. Je kunt de berekening met de hand doen, " zei Koki Ho, assistent-professor bij de afdeling Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van U of I. "Maar totale wereldwijde dekking is niet noodzakelijk wat een bedrijf wil of nodig heeft.

Het is misschien niet de beste manier voor het bedrijf om hun winst te maximaliseren. We hebben gekeken naar verschillende manieren om een ​​satellietconstellatie te ontwerpen die eerst regionale dekking biedt en vervolgens stap voor stap kan worden uitgebreid. het houden van gebieden met een onzekere vraag in overweging om de winst te maximaliseren."

Voor de studie, Ho en zijn afgestudeerde studenten, Hang Woon lee en Pauline Jakob, verdeelde gebieden van de aarde in een raster, waarbij elke eenheid 4 graden breedtegraad bij 4 graden lengtegraad meet om te berekenen of volledige dekking werd bereikt.

"Satellieten bewegen voortdurend in een baan om de aarde, dus er is niet één satelliet die een specifieke eenheid bedient, Ho legde uit. "Een satelliet kan buiten het bereik komen en een andere komt binnen. Terwijl de satelliet in een baan om de aarde blijft, de baanvertraging neemt af en de satelliet valt lager, dus we hebben ook berekend voor de voortstuwing die nodig is om de satelliet in zijn juiste baan terug te brengen en, wanneer nodig, om het in de ruimte te ontmantelen."

Koki Ho, assistent-professor bij de afdeling Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign. Credit:University of Illinois Department of Aerospace Engineering

Ho zei dat breedbandbedrijven in de Verenigde Staten misschien alleen naar wereldwijde dekking kijken, maar kleinere landen, zoals Japan, misschien willen ze hun bedrijf starten door alleen hun eigen land te bedienen en daar succes te hebben voordat ze meer landen toevoegen of wereldwijd gaan.

"Er is een zekere mate van onzekerheid om te weten wat het volgende interessegebied in de markt zal zijn, dus hebben we een stappenplan gemaakt, " Ho zei. "We begonnen vanaf nul, alsof er geen satellieten in de ruimte zijn. De eerste fase, misschien maar één land dienen. De tweede fase zou Europa kunnen toevoegen, Indië, of de 48 aangrenzende staten in de VS. de tweede fase zal profiteren van de eerste fase en meer dekking bieden. Alle fasen zijn geoptimaliseerd om de lancerings- en andere kosten te minimaliseren en toch volledige dekking te bieden voor elk interessegebied."

De financiële besparingen zijn aanzienlijk.

Een voorbeeld in de studie vergelijkt twee scenario's:een geoptimaliseerde implementatiestrategie in twee fasen met een wereldwijde dekkingsconstellatie en een die alle satellieten in één fase inzet. De verwachte levenscycluskosten voor de optimale configuratie in twee fasen blijken 28,9 procent en 19,5% lager te zijn dan de optimale constellatie met wereldwijde dekking voor unieke en dezelfde satellietontwerpgevallen, respectievelijk.

De krant, "Optimalisatie van de strategie voor het inzetten van satellietconstellaties, rekening houdend met onzekere interessegebieden, " is geschreven door Hang Woon Lee, Pauline C. Jakob, Koki Ho van de Universiteit van Illinois, en door Seiichi Shimizu, en Shoji Yoshikawa van Mitsubishi Electric Corporation. Het is gepubliceerd in Acta Astronautica .