Дата: 01-10-20 09:50

КОСМОС: SpaceX Starlink - потрясающая визуализация рождения спутниковой сети

Видео, которое опубликовал Элиас Экли (Elias Eccli) показывает, как быстро образуется группа спутников. В один прекрасный день она может начать исчисляться десятками тысяч.

Элиас Экли – студент-физик из Инсбрука, Австрия. В видео он показывает, как SpaceX постепенно заполняет ночное небо достаточным количеством спутников,чтобы обеспечить покрытие интернета. Эти спутники работают на относительно меньшей высоте по сравнению с другими созвездиями.

 Читайте также - Марсоход Curiosity. Sols 2894-2897: Что там с кислородом, Curiosity?

График Экли показывает, как новая орбитальная группировка – которая могла бы подключить сельские общины к интернету и помочь финансировать амбициозные миссии, такие как город на Марсе, – оживает.

Визуализация немного сложна, но она по существу показывает, как созвездие будет выглядеть с точки зрения одного вымышленного опорного спутника на рабочей орбите Starlink, но не с Земли. Экли посчитал, что это могло выглядеть безумно со всеми спутниками, летящими по экрану и перекрывающими друг друга.

 

Экли объяснил как строится график. Когда речь заходит о положении спутников в космосе, есть четыре показателя:

Наклон орбиты спутника относительно экватора. Для каждого спутника Starlink это 53°, так что это можно не учитывать.

Высота над землей. Она представлена на графике насыщенностью цвета: более темные цвета показывают большую высоту. Спутники Starlink предназначены для работы на высоте 550 километров над поверхностью Земли.

Угол орбиты спутника относительно фиксированного направления в пространстве. Как элемент орбиты Кеплера это — “долгота восходящего узла”, и она показана на оси абсцисс X графика.

 

Угол наклона спутника на его траектории относительно фиксированного направления в пространстве. Это “аномалия восходящего узла”, и она показана на оси Y.

Последние два довольно трудно визуализировать, поэтому Экли представил их эскиз как последние два выглядят в космосе, где синий диск показывает экватор Земли, а красный диск показывает орбиту спутника:

График отображает положение спутников на основе двух элементов небесной механики.

Как видно на графике, “Восходящий узел” – это точка, в которой спутник пересекает экватор, направляясь на север. Противоположная точка, где он движется на юг, является “Нисходящим узлом”. — На анимации Экли ось Y показывает красный угол, обозначенный буквой “А”, а ось X — синий угол, обозначенный буквой “L”.

Пока все идет хорошо, но внимательные читатели могут заметить, что синий диск представляет собой экватор, а не вымышленный спутник, как говорилось ранее. Так зачем же всё подменивать?

“Этого было бы достаточно для одного графика, но, если нужно показать процесс в анимации, есть две проблемы”, — объясняет Экли.

Во-первых, спутник все время движется, а это значит, что если бы график был построен относительно экватора, то получился бы большой размытый беспорядок. Углы “A” и “L” будут постоянно меняться. Использование вымышленного спутника, который работает так же, как и другие, помогает поддерживать эти значения “A” и “L» более стабильными.

Вторая причина немного сложнее, но это потому, что Земля на самом деле не является совершенной сферой – хотя это и не плоская Земля, как некоторые полагают. Поскольку Земля не является идеально круглым шаром в пространстве, орбиты самих спутников также перемещаются во времени. Этот эффект известен как “Узловая прецессия”. Использование опорного спутника исправляет этот эффект и останавливает линии от постепенного дрейфа вверх на графике.

Все это означает, что по мере заполнения графика SpaceX покрывает все большую часть земной поверхности спутниковым покрытием. Больший охват означает, что люди могут получить доступ к Starlink из большего числа мест, и это делает SpaceX на один шаг ближе к предложению высокоскоростного спутникового интернета с низкой задержкой.

Экли объяснил несколько непонятных эффектов происходящих со спутниками на анимации:

“Можно увидеть спутники, запущенные на низкую орбиту, где они вращаются быстрее, чем опорный спутник, поэтому они перемещаются вниз по оси Y. Пока они остаются на этой “парковочной орбите”, их орбита прецессирует быстрее, чем у опорного спутника, поэтому они движутся влево по оси X. SpaceX использует этот естественный процесс для разделения спутников на разные плоскости без использования какого-либо топлива. Когда спутники начинают набирать высоту с помощью ионных двигателей, их орбитальная скорость уменьшается. Как только они достигают рабочей орбиты, их скорость точно совпадает со скоростью воображаемого опорного спутника, поэтому они кажутся остановившимися. Некоторые спутники поднимаются еще выше в течение короткого периода времени. Это те, которые внезапно начинают двигаться вниз. Достигнув нужного положения на орбите, они снижают высоту и снова останавливаются».

Starlink может стать первым примером крупной орбитальной группировки среди коммуникационных компаний стремящихся обеспечить высокоскоростной доступ к более широким областям на Земле. С помощью этой визуализации можно наблюдать, как этот масштабный проект появляется прямо на глазах.


Источник информации: Журнал "Все о космосе"

Поделиться ссылкой:  
 Tweet



Перепечатка материалов разрешается только при наличии гиперссылки на www.aviation.com.ua
Перепечатка, копирование, воспроизведение или иное использование материалов, в которых содержится ссылка на агентства УНИАН, Iнтерфакс-Україна, строго запрещено