Desetljećima su znanstvenici pokušavali utvrditi najmanji broj satelita koji bi mogli vidjeti svaku točku na Zemlji. Ovo je pitanje dijelom motivirano rastućim problemom svemirskih krhotina, ali i razmatranjem troškova i učinkovitosti. Do sredine 1980-ih, istraživač John E. Draim predložio je rješenje ovog problema u nizu studija, tvrdeći da je sazviježđe sa četiri satelita sve što je potrebno.
Nažalost, njegovo rješenje u to vrijeme jednostavno nije bilo praktično jer će biti potrebna ogromna količina goriva kako bi se sateliti držali u orbiti. No, zahvaljujući nedavnoj kolaborativnoj studiji, tim istraživača otkrio je pravu kombinaciju faktora koji su omogućili četvero-satelitsku konstelaciju. Njihova otkrića mogla bi potaknuti napredak u telekomunikacijama, navigaciji i daljinskom ispitivanju, a ujedno će smanjiti troškove.
Studija koja opisuje njihova otkrića nedavno se pojavila u časopisu Priroda komunikacije a vodio ga je Patrick Reed, profesor građevinarstva i zaštite okoliša na Sveučilištu Cornell. Reedu su se pridružili inženjeri i znanstvenici iz Aerospace Corporation i Kalifornijskog sveučilišta, uz podršku koju je pružila Nacionalna zaklada za znanost (NSF).
Da bi se pozabavili pitanjem kako zadržati funkcionirajuću konstelaciju s minimalnim brojem satelita, tim je razmotrio sve čimbenike koji uzrokuju deortiti satelita tijekom vremena. Tu spadaju Zemljino gravitacijsko polje, atmosferski povlačenje, gravitacijski utjecaj Mjeseca i Sunca i pritisak sunčevog zračenja. Kako je Reed objasnio:
„Jedno od zanimljivih pitanja koja smo postavljali bilo je, možemo li zapravo transformirati te snage? Umjesto da degradiramo sustav, možemo li ga zapravo okrenuti tako da zviježđe skuplja energiju iz tih sila i koristi ih za aktivno upravljanje sobom? "
Kolaborativna studija objedinila je stručnost Aerospace Corporation u vrhunskim astrofizikama, operativnoj logici i simulacijama s Reedovom vlastitom ekspertizom u računalnim alatima za pretraživanje zasnovanim na AI. Tim se također oslanjao na superračunalo Blue Water na Sveučilištu u Illinoisu kako bi prosijalo stotine tisuća mogućih orbita i kombinacija poremećaja.
Kako je objasnio Lake A. Singh, direktor sustava za odjel Buduće arhitekture Aerospace Corporation, objasnio je:
„Upotrijebili smo ekspertizu Aerospace dizajna za konstelaciju s Cornellovim vodstvom u inteligentnoj analitičkoj pretraživanju i otkrili operativno izvedivu alternativu dizajnu zviježđa Draim. Ovi dizajni zviježđa mogu pružiti značajne prednosti projektantima misija za koncepte izvan geostacionarnih orbita i šire. "
S vremenom je tim uspio smanjiti svoj dizajn zviježđa na dva modela. U jednom, sateliti bi mogli orbitirati tokom 24 sata i postići 86% globalnu pokrivenost. S druge strane, sateliti će orbitirati u periodu od 48 sati i dostići 95% pokrivenost. Iako su obojica postajala stidljiva od 100%, tim je utvrdio da bi žrtvovanje male margine pokrivanja dovelo do značajnog kompromisa.
To uključuje mogućnost iskorištavanja više energije iz iste gravitacijske i sunčeve radijacije koja bi satelite obično otežala kontrolu i uzrokovala propadanje njihovih orbita. Osim toga, satelitski će operateri moći kontrolirati mjesta na kojima će se pojaviti praznine u pokrivanju, a one bi trajale najviše 80 minuta dnevno. Kao što je Reed rekao, ovo rješenje je vrijedno toga:
"Ovo je jedna od onih stvari kojima bi težnja za savršenstvom zapravo mogla usporiti inovaciju. I zapravo se ne odričete dramatičnog iznosa. Mogle bi postojati misije u kojima vam je apsolutno potrebna pokrivenost svuda na Zemlji, a u tim ćete slučajevima morati koristiti više satelita ili umreženih senzora ili hibridnih platformi. "
Ostale prednosti ove vrste pasivne satelitske kontrole uključuju način na koji bi potencijalno mogao produljiti životni vijek konstelacije sa 5 na 15 godina. Također bi zahtijevali manje pogonsko gorivo i mogli bi plutati na većim nadmorskim visinama, smanjujući tako rizik od udara u svemirske letjelice i druge orbite. Ali najveće je prodajno sredstvo koliko bi se ovo postavljanje moglo usporediti s konvencionalnim satelitskim zviježđima.
Zbog toga je posebno privlačan državama ili komercijalnim zrakoplovnim kompanijama koje nemaju potrebna financijska sredstva za postavljanje velikih konstelacija.
"Čak i jedan satelit može koštati stotine milijuna ili milijardi dolara, ovisno o tome koji su senzori na njemu i koja mu je svrha. Znači, nova platforma koju možete koristiti u postojećim i novim misijama je prilično uredna. Postoji puno potencijala za daljinsko istraživanje, telekomunikacije, navigaciju, senzoriranje širokopojasne širine i povratne informacije oko prostora, a to se razvija vrlo brzo. Vjerojatno postoje sve vrste aplikacija koje bi mogle imati koristi od dugovječne, samoprilagodljive satelitske konstelacije s gotovo globalnom pokrivenošću. "
Ova studija ne rješava samo tekuće pitanje o satelitskoj pokrivenosti i održavanju zviježđa. Njime se također omogućuje napredak u telekomunikacijskim, navigacijskim i daljinskim ispitivanjima. U skoroj budućnosti će se nebrojeni sateliti poslati u svemir za pružanje satelitskog interneta (SpaceX-ova zviježđa Starlink), provođenje znanstvenih eksperimenata i praćenje Zemljine atmosfere i površine.
Između ove i srodne zabrinutosti za svemirske krhotine, moćno će se učiniti s manje (a za manje novca) moćno korisno!
