Сравнение параметров группировки низкоорбитальных спутников «Starlink» для различных орбитальных оболочек

Интегрированные спутниково-наземные сети связи, используемые для предоставления глобальных широкополосных услуг, вызывают значительный интерес у ученых и представителей промышленности во всем мире. Наиболее удобными для этой цели являются спутники на низкой околоземной орбите (НОО), поскольку они находятся ближе к Земле по сравнению со спутниками на других орбитах и, следовательно, обеспечивают значительно меньшую задержку, что необходимо для надежной и безопасной связи. Одним из таких проектов является группировка спутников Starlink, разработанная и частично развернутая американской компанией SpaceX. Планируется организовать группировку в трех пространственных оболочках, каждая из которых будет состоять из нескольких сотен малогабаритных и легких специально разработанных спутников на низкой околоземной орбите, предназначенных для предоставления широкополосных услуг и обеспечения глобального покрытия Земли за счет их взаимного взаимодействия, а также взаимодействия с наземными станциями как частью интегрированной спутниково-наземной сети. По состоянию на 24 октября 2020 года 893 спутника находились на орбитах высотой 550 км с различными наклонениями, формируя первую орбитальную оболочку Starlink. Два следующих поколения планируется разместить на высотах 1 110 и 340 км для завершения соответствующей инфраструктуры трех спутниковых оболочек Starlink и обеспечения глобального предоставления услуг широкополосного доступа в Интернет. Эти три орбитальные оболочки обеспечивают различные виды космического пространства с наземной станции (пользовательского терминала) из-за различий в их высотах. Поэтому в статье сравниваются несколько параметров, описывающих поведение спутника с точки зрения наземной станции (пользователя). Эти параметры вытекают из орбитальных параметров и определяются как ширина плоскости горизонта, наклонная дальность, задержка и площадь покрытия. Приводится сравнение трех орбитальных слоев Starlink с выявлением соответствующих недостатков и преимуществ в качестве показателей эффективности. В заключение эти параметры применяются для геометрической интерпретации и подтверждения процедуры переключения обслуживающего спутника...