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幾十年來,科學家們一直試圖計算出能夠覆蓋地球上每一點的衛星的最小數量。造成這一問題的部分原因是空間碎片問題的日益嚴重,費用和效率也是其中一部分原因。20世紀80年代中期,研究人員約翰•德雷姆在一系列的研究中提出了一個解決這個問題的方案,聲稱四顆衛星組成的星座就足夠了。

不幸的是,他的解決方案在當時根本不實用,因為要保持衛星在軌道上需要大量的推進劑。但多虧了最近的一項合作研究,一個研究小組找到了使四顆衛星星座成為可能的各種因素的正確組合。他們的發現可以推動電信、導航和遙感技術的發展,同時降低成本。

為了解決如何用最少數量的衛星維持一個正常執行的星座的問題,研究小組考慮了導致衛星隨時間推移而脫軌的所有因素。這些因素包括地球重力場、大氣阻力、月球和太陽的引力影響以及太陽輻射的壓力。

研究人員提出了一個有趣的想法,能不能把這些因素利用起來,讓星座從這些力中獲取能量,並利用它們來主動控制自己?

這項合作研究將航空航天公司在前沿天體物理學、作戰後勤和模擬方面的專業知識與研究人員在基於人工智慧的計算搜尋工具方面的專業知識結合在一起。該團隊還依靠伊利諾伊大學的藍水超級計算機篩選了數十萬可能的軌道和擾動組合。

隨著時間的推移,團隊排除了數萬種可能,將星座設計縮小到兩個模型。其中一個模型是衛星可以在24小時軌道上執行,實現86%的全球覆蓋。另一個模型是衛星在48小時軌道上執行,可以達到95%的覆蓋率。雖然兩者都未達到100%,但研究小組發現,犧牲很小的覆蓋率能取得不同的好處。

衛星運營商將能夠控制在哪裡出現覆蓋缺口,這些缺口每天最多隻持續80分鐘。在某些任務中,你可能絕對需要覆蓋地球上的所有地方,在這種情況下,你只需要使用更多的衛星就行了。

這種無源衛星控制的其他好處包括,它有可能將一個星座的壽命從5年延長到15年。它們還只需要很少的推進劑,能夠在更高的地方漂浮,從而降低與航天器和其他軌道物體相撞的風險。但最大的賣點是,與傳統的衛星星座相比,這種設定的成本更低。

這使得它對那些缺少財政資源來部署大型星座的國家或商業航空公司特別有吸引力。

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