En satellitkonstellation är en grupp konstgjorda satelliter som arbetar tillsammans som ett system. Till skillnad från en enskild satellit kan en konstellation ge kontinuerlig global täckning så att minst en satellit är synlig var som helst på jorden när som helst. Satelliter placeras vanligtvis i uppsättningar av ytterligare orbitalplan och är anslutna till jordstationer jämnt fördelade över jordens yta . De kan också använda inter-satellitkommunikation.
Satelliter i medelhög och låg omloppsbana om jorden är ofta utplacerade i satellitkonstellationer eftersom täckningsområdet som tillhandahålls av en enda satellit endast täcker ett litet område som rör sig när satelliten färdas med den höga vinkelhastighet som behövs för att hålla den i omloppsbana. Kontinuerlig täckning av ett område kräver många satelliter, till skillnad från geostationära satelliter , där en enda satellit, på en mycket högre höjd och rör sig med en vinkelhastighet lika med jordens rotationshastighet , ger kontinuerlig täckning av ett stort område.
För vissa tillämpningar, särskilt digital kommunikation , erbjuder lägre konstellationshöjder fördelar jämfört med en geostationär satellit på grund av lägre orbitalkostnader och lägre signalöverföringsfördröjning [2] . Latensen under Internet Protocol -dataöverföring tur och retur via en geostationär satellit kan vara mer än 600 ms, men inte mer än 125 ms för en satellit med medelhög omloppsbana eller 30 ms för ett system med låg omloppsbana [3] .
Satellitkonstellationer inkluderar Global Positioning System (GPS) , Galileo och GLONASS- system för navigering och geodesi , satellitoperatörerna Iridium och Globalstar och meddelandetjänsten Orbcomm , Disaster Monitoring Constellation och RapidEye för solsynkron bana fjärranalys , ryska kommunikationssatelliter Molniya och Tundra i hög elliptisk omloppsbana , såväl som bredbandssatellitkonstellationer lanserade av Starlink och OneWeb .
Det finns ett stort antal grupper, som var och en utför ett specifikt uppdrag. Vanligtvis är konstellationer utformade så att satelliterna har samma banor, excentricitet och lutning , så att eventuella störningar påverkar varje satellit på ungefär samma sätt. På så sätt kan geometrin bibehållas utan överdrivet stationsunderhåll. Således minskar bränsleförbrukningen och följaktligen ökar livslängden för satelliterna. En annan faktor är att positionen för varje satellit i omloppsplanet ger tillräckligt avstånd för att undvika kollisioner eller störningar vid skärningar av omloppsplanet. Cirkulära banor är populära eftersom satelliten i det här fallet är på konstant höjd, vilket kräver konstant signalstyrka för att kommunicera. En klass av cirkulära omloppsgeometrier som har blivit populär är Walker Delta-mönstret. Den har motsvarande notation för beskrivning som föreslagits av John Walker [4] :
Dess beteckning är:
i: t/p/f;
där i är lutningsvinkeln, t är det totala antalet satelliter, p är antalet jämnt fördelade plan och f är det relativa avståndet mellan satelliter i intilliggande plan. Förändringen i sann anomali (i grader) för ekvivalenta satelliter i angränsande plan är f × 360/t.
Till exempel är Galileos navigationssystem Walker's Delta 56°: 24/3/1-konstellation. Det betyder att det finns 24 satelliter i 3 plan lutade i 56 grader som spänner över 360 grader runt ekvatorn. "1" bestämmer fasningen mellan planen och hur de är arrangerade. Walkers delta är också känt som Ballards rosett, efter ett liknande tidigare verk av A. G. Ballard [5] . Ballard-notation (t, p,m), där m är en multipel av bråkförskjutningen mellan planen.