Satelitní konstelace je skupina umělých družic , které spolupracují jako systém. Na rozdíl od jednoho satelitu může konstelace poskytovat nepřetržité globální pokrytí, takže alespoň jeden satelit je kdykoli viditelný kdekoli na Zemi. Satelity jsou obvykle umístěny v sadách dalších orbitálních rovin a jsou spojeny s pozemskými stanicemi rovnoměrně rozmístěnými po zemském povrchu . Mohou také využívat mezisatelitní komunikaci.
Satelity na střední a nízké oběžné dráze Země jsou často rozmístěny v družicových konstelacích, protože oblast pokrytí poskytovaná jedním satelitem pokrývá pouze malou oblast, která se pohybuje, když se satelit pohybuje vysokou úhlovou rychlostí potřebnou k udržení na oběžné dráze. Nepřetržité pokrytí oblasti vyžaduje mnoho satelitů, na rozdíl od geostacionárních satelitů , kde jediný satelit, v mnohem vyšší výšce a pohybující se úhlovou rychlostí rovnající se rychlosti rotace Země , poskytuje nepřetržité pokrytí velké oblasti.
Pro některé aplikace, zejména digitální komunikace , nabízejí nižší výšky konstelací oproti geostacionární družici výhody díky nižším orbitálním nákladům a nižšímu zpoždění přenosu signálu [2] . Latence při zpátečním přenosu dat internetového protokolu přes geostacionární satelit může být více než 600 ms, ale ne více než 125 ms pro satelit se střední oběžnou dráhou nebo 30 ms pro systém s nízkou oběžnou dráhou [3] .
Satelitní konstelace zahrnují Global Positioning System (GPS) , systémy Galileo a GLONASS pro navigaci a geodézii , satelitní operátory Iridium a Globalstar a službu zasílání zpráv Orbcomm , Disaster Monitoring Constellation a RapidEye pro vzdálené snímání se synchronní orbitou , ruské komunikační satelity Molniya a Tundra. na vysoké eliptické oběžné dráze , stejně jako širokopásmové satelitní konstelace vypuštěné Starlink a OneWeb .
Existuje velké množství skupin, z nichž každá plní specifické poslání. Typicky jsou konstelace navrženy tak, že satelity mají stejné oběžné dráhy, excentricitu a sklon , takže jakékoli poruchy ovlivňují každý satelit přibližně stejným způsobem. Tímto způsobem lze zachovat geometrii bez nadměrné údržby stanice. Snižuje se tak spotřeba paliva a následně se zvyšuje životnost satelitů. Další úvahou je, že poloha každého satelitu v orbitální rovině poskytuje dostatečnou vzdálenost, aby se zabránilo srážkám nebo interferenci v průsečíkech orbitální roviny. Kruhové oběžné dráhy jsou oblíbené, protože v tomto případě je satelit v konstantní výšce, což vyžaduje konstantní sílu signálu pro komunikaci. Třídou geometrií kruhové dráhy, která se stala populární, je vzor Walker Delta. Má odpovídající zápis pro popis navržený Johnem Walkerem [4] :
Jeho označení je:
i: t/p/f;
kde i je úhel naklonění, t je celkový počet satelitů, p je počet rovnoměrně rozmístěných rovin a f je relativní vzdálenost mezi satelity v sousedních rovinách. Změna skutečné anomálie (ve stupních) pro ekvivalentní satelity v sousedních rovinách je f × 360/t.
Například navigační systém Galileo je Walkerova delta 56°: 24/3/1 souhvězdí. To znamená, že existuje 24 satelitů ve 3 rovinách nakloněných o 56 stupňů a rozprostírajících se kolem rovníku o 360 stupňů. "1" určuje fázování mezi rovinami a jejich uspořádání. Walkerova delta je také známá jako Ballardova rozeta, po podobné dřívější práci A. G. Ballarda [5] . Ballardova notace (t, p,m), kde m je násobek zlomkového posunu mezi rovinami.