Китайські науковці представили інноваційне сузір’я космічних супутників для спостереження за Землею

Команда дослідників із Китаю та США запропонувала нову архітектуру супутникових сузір’їв на низькій навколоземній орбіті (LEO) — вона передбачає використання групових структур супутників і алгоритмів оптимізації для забезпечення високоточного спостереження за Землею. Метод перевірили шляхом моделювання системи з 891 супутника.

Новий підхід полягає в тому, що вся орбітальна мережа складається з основних супутників і супутників-супровідників, які згруповані в компактні кластери. Основні супутники рухаються по однаковій траєкторії та рівномірно покривають поверхню планети, тоді як супровідники розташовуються навколо них для розширення зони огляду. Це дозволяє підвищити якість знімків і швидкість реагування на запити користувачів.

Для розрахунку параметрів орбіт основних супутників використано модель регресивних орбіт, яка враховує висоту, кількість обертів за добу і вплив гравітаційних збурень. Далі розробники визначили кількість супровідників, необхідних для забезпечення безперервного покриття, виходячи з ширини смуги знімкування кожного супутника.

У процесі проектування траєкторій супровідних супутників використовувалась аналітична модель відносного руху, яка показує, що супровідники описують еліптичні траєкторії навколо основного апарата. Їхні координати на орбіті визначаються як функція часу й використовуються для побудови всієї групи. Таким чином створюється мережа, здатна вести спостереження за будь-якою точкою планети (окрім полярних регіонів) з інтервалом у 35 хвилин.

Конфігурація уточнюється за допомогою алгоритму рою частинок — методу оптимізації, який поступово наближає параметри супутників до бажаних. Оптимізація проводиться за двома критеріями: стабільність орбіт основних супутників і збереження відносного розташування супровідників. Після декількох сотень ітерацій обирається оптимальна модель сузір’я.

Фінальний результат — мережа з 81 основного супутника та 810 супровідників, розподілених рівномірно. Система здатна забезпечити регулярне спостереження майже всієї поверхні Землі й потенційно може використовуватись для екологічного моніторингу, безпеки та зв’язку нового покоління.