幾十年來，科學家們一直試圖計算出能夠看到地球上每一點的衛星的最小數量。然而這是一項相當巨大的挑戰，造成這一問題的部分原因是空間碎片問題日益嚴重，再加上費用和效率等問題。到20世紀80年代中期，有研究人員在一系列的研究中提出了一個解決這個問題的方案，聲稱一個四顆衛星的系統就足夠了。

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，這在當時是不現實的。但是最近的一項合作研究表示，一組研究人員發現了正確的組合，使得四衛星系統成為可能。他們的發現可以推動電信、導航和遙感技術的發展，同時還能降低成本。

據了解，這項描述他們發現的研究最近發表在《自然通訊》上，由康奈爾大學土木與環境工程教授帕特里克·裡德領導。在國家科學基金會(NSF)的支援下，來自航空航天公司和加州大學戴維斯分校的工程師和科學家加入了裡德的研究行列。

為了解決如何用最少數量的衛星維持一個正常執行的衛星系統的問題，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。然而，科學家對這些因素髮出了疑問：我們能否真正改變這些力量？與其讓這個系統退化，我們能不能把它翻轉過來，讓星座從這些力中獲取能量，並利用它們來主動控制自己？在基於這些問題的基礎上，科學家們進行了深入的研究和探討。最後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。

來自航空航天公司未來架構部門的系統主管Lake A. Singh表示：“我們利用航空航天的星座設計專業知識和康奈爾大學在智慧搜尋分析方面的領導地位，發現了一個操作上可行的Draim星座設計的替代方案。這些星座設計可能為地球靜止軌道內外的任務規劃者提供實質性的優勢。”

隨著時間的推移，研究團隊已經將星座設計縮小到兩個模型。其中一顆衛星可以在軌道上執行24小時，實現86%的全球覆蓋。另一方面，衛星將在軌道上執行48小時，達到95%的覆蓋率。雖然兩者都接近100%，但研究小組發現，但這些差距很小的覆蓋率將導致重大的改變。比如一顆衛星從同樣的重力和太陽輻射中獲取更多能量的能力，這通常會使它難以控制，並導致其軌道改變。此外，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。

當然，這種無源衛星控制的其他好處也很醒目，它有可能將一個衛星系統的壽命從5年延長到15年。並且它們只需要較少的推進劑，卻能夠在更高的海拔漂浮，從而降低與航天器和其他軌道物體相撞的風險。那麼還有許多人關心的是，與傳統的衛星星座相比，這種衛星的成本效益如何。

我們知道，即使是一顆衛星也可能耗資數億或數十億美元，這取決於它搭載的感測器和用途。所以如果是一個新的部署平臺，在遙感、電信、導航、高頻寬感測和空間反饋方面有很大的潛力，而且發展非常非常快。本研究不僅解決了衛星覆蓋和星座維護的問題。它還將推動電信、導航和遙感技術的發展。在不久的將來，無數的衛星將被送往太空，以提供衛星網路(SpaceX的Starlink星座)，進行科學實驗，並監測地球的大氣層和表面。

簡單來說，那就是用更少的錢做更多的事情！