Madame Lelica

Mit dem jüngsten Start der neuen Weltraumrevolution und dem raschen Wachstum der Low Earth Orbit (LEO) – Konstellationstechnologie in den letzten Jahren wurden unzählige Fragen gestellt, worum es bei all diesen neuen LEO-Satelliteninnovationen und-technologien geht.

In diesem Beitrag werden wir antworten:

• Was genau ist der Zweck dieser großen LEO-Konstellationen?
• Warum werden so viele Satelliten benötigt?
• Wie unterscheiden sich LEO-Satelliten von herkömmlichen Satelliten?,
• Auf welchen Frequenzbändern arbeiten diese Konstellationen?
• Wer sind die aktuellen Hauptakteure in diesem Bereich? (Kein Wortspiel beabsichtigt)

Vertrauen Sie mir, Sie werden ALLE Antworten mit so viel Gerede über dieses Thema wissen wollen.

Es wird erwartet, dass die LEO-Branche in naher Zukunft mit vielen neuen bahnbrechenden Möglichkeiten in die Höhe schnellen wird, wenn neue Technologien entwickelt werden. Einige bezeichnen dieses Wachstum sogar als vierte industrielle Revolution. Wir sehen bereits große Akteure in dieser Branche wie SpaceX, OneWeb und Blue Origin., Diese gehören derzeit zu den Top-Unternehmen in einem Rennen, um das Internet über Satelliten mit niedriger Erdumlaufbahn auf den gesamten Globus zu bringen.

Also, festhalten! Sie sind dabei, einige großartige LEO-Informationen auf Ihrem Weg zu haben.

Was ist Low Earth Orbit (LEO)?

Ein Low Earth Orbit ist eine Umlaufbahn um die Erde mit einer Höhe über Erdoberfläche, die zwischen 250 km und 2.000 Kilometer (1.200 Meilen) und einer Umlaufzeit zwischen etwa 84 und 127 Minuten. Alle Objekte unter etwa 160 Kilometern (oder 99 Meilen) erfahren sehr schnellen Höhenverlust und Orbitalverfall.

Q1., Was ist der Zweck großer LEO-Satellitenkonstellationen?

Der Zweck dieser großen Konstellationen ist es, eine konstante 100% ige globale Internetabdeckung zu haben. Laut Internet Live Stats gibt es etwas weniger als 4 Milliarden aktuelle Internetnutzer auf der Welt.

Tatsächlich gibt es zum Zeitpunkt des Schreibens dieses Artikels derzeit 3.661.891.984 Internetnutzer auf der ganzen Welt. (Klicken Sie auf den Link, um zu sehen, was es gerade in Echtzeit ist). Dies lässt etwa weitere 4 Milliarden Menschen auf der Welt ohne Internetzugang zurück., Daher haben nur etwa 40% der Welt derzeit Zugang zum Internet.

Quelle: www.weforum.org

Was ist damit los?!

Glücklicherweise wird sich dies mit den neuen Entwicklungen in LEO-Satellitenkonstellationen ändern.

LEO-Konstellationen werden nicht nur dazu beitragen, dass die Welt dem 100% igen Internetzugang näher kommt, sondern sie können auch in anderen Bereichen wie ständiger weltweiter Überwachung und Bildgebung eine 100% ige Abdeckung bieten. Weitere Einzelheiten zu den Zwecken der LEO-Satelliten finden Sie in der nächsten Frage.

Dies führt uns zu…

Q2., Warum werden so viele Satelliten mit niedriger Erdumlaufbahn verwendet?

Um diese Frage zu beantworten, finden Sie zunächst einige kurze Informationen darüber, was die LEO-und GEO-Umlaufbahnen selbst überhaupt sind:

Eine niedrige Erdumlaufbahn (LEO) ist eine Umlaufbahn um die Erde mit einer Höhe über der Erdoberfläche von 2,000 Kilometern und einer Umlaufzeit zwischen etwa 84 und 127 Minuten. Objekte unter etwa 160 Kilometern (99 mi) werden einen sehr schnellen Orbitalverfall und Höhenverlust erfahren.,

Eine geosynchrone Umlaufbahn (manchmal abgekürzt GSO) ist eine Umlaufbahn um die Erde, in der ein Satellit eine Umlaufperiode hat, die der Rotation der Erde auf seiner Achse (ein siderischer Tag) von ungefähr 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden entspricht. Eine geostationäre Umlaufbahn, geostationäre Erdumlaufbahn oder geosynchrone äquatoriale Umlaufbahn (GEO) ist eine Kreisbahn 35,786 Kilometer (22,236 mi) über dem Äquator der Erde und in Richtung der Erdrotation.,

Tausende kleinerer Satelliten (Sternbilder) werden in die erdnahe Umlaufbahn gebracht, um zusammenzuarbeiten und effektiv als einer zu arbeiten. Große Konstellationen sind erforderlich, um eine globale Abdeckung zu erreichen, da sie relativ zur Erde liegen. Da LEOs näher an der Erde liegen, bedecken sie aufgrund des begrenzten Sichtfelds von den Antennen an Bord jedes Raumfahrzeugs weniger Territorium.

Q3. Wie unterscheiden sich diese LEO-Satelliten von herkömmlichen Satelliten?

Traditionelle kommerzielle Satelliten waren GEO-Satelliten., Diese Satelliten sind an einer Position auf dem GEO-Gürtel fixiert, die sich mit der Erde bewegt, während sie sich dreht. Es ist in einem sehr großen Abstand von der Erde positioniert (muss größer als LEO). Aus diesem Grund kann der Satellit größere Flächen mit Landmasse und Gewässern abdecken., Einige der Haupteinschränkungen von GEO-Satelliten im Gegensatz zu LEO SATs umfassen:

• Das gesamte Frequenzspektrum wird über den gesamten Abdeckungsbereich geteilt
  • Viele Benutzer auf einem einzigen Satellitendeckungsbereich
• Es gibt keine Abdeckung um die Polkappen
• Es gibt Einschränkungen und Herausforderungen für mobile Antennen am Boden in Bezug auf die Ausrichtung auf einen GEO-Satelliten, da sich die mobile Antenne in der Länge weiter vom Orbitalschlitzstandort entfernt (effektiv als schiefe Winkel zum raumschiff in GEO Orbit)

Q4., Auf welchen Frequenzbändern werden LEO-Satellitenkonstellationen betrieben?

Leider gibt es derzeit keine einfache Lösung, welche Frequenzspektrum von den LEO-Satelliten genutzt wird. Bei Verwendung des C-Bandes wären jedoch größere Antennen am Boden erforderlich, um eine C-Band-LEO-Konstellation zu unterstützen. Dies wird ein Nachteil für diese neuen LEO-Satellitenkonstellationen sein, die versuchen, jedem zu Hause globale Konnektivität zu bieten.,

Das C-Band ist derzeit ebenfalls weit verbreitet, was bedeutet, dass Interferenzen auch ein Problem darstellen (sei es LEO-Satelliten, die die vorhandenen C-Band-Benutzer stören oder umgekehrt). Es ist wichtig zu wissen, dass je höher das Band (Ku, Ka, V-Band, in zunehmender Reihenfolge), desto mehr Bandbreite verfügbar ist. Je höher die Frequenz, desto weniger verbreitet ist sie. Dies bedeutet, dass insgesamt weniger Störungen.

Um devil ‚ s Advocate zu spielen, ist der Ausbreitungsverlust umso größer, je höher die Häufigkeit der Operationen ist. Daher wird das signal anfälliger für Regen verblassen., Es werden Richtlinien festgelegt und Frequenzspektren zugewiesen, die entscheiden, welche Bänder für bestimmte Anwendungen verwendet werden können und nicht. Überprüfen Sie diese Tabelle, die ein ziemlich gutes Bild liefert, welche Bänder verwendet werden und für welche Anwendungen.

Das Frequenzspektrum, das von diesen LEO-Satelliten genutzt wird, basiert auch auf der Genehmigung durch staatliche Regulierungsbehörden wie die Federal Communications Commission (FCC) und die International Telecommunications Union (ITU)., Unternehmen, die eine LEO-Satellitenkonstellation einrichten möchten, sollten sicherstellen, dass das von ihnen gewählte Spektrum keine bestehenden Satellitenkonstellationssysteme (z. B. Geokonstellationen) und terrestrischen Netzwerke beeinträchtigt. Es gibt ein formelles Verfahren bei der Einreichung eines Antrags, um diese Genehmigung zu erhalten. Sie werden auch öffentlich bekannt gemacht, damit Benutzer Bedenken äußern können.

Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, welche aktuellen LEO-Konstellationen verwendet werden…, LeoSat und OneWeb reichten bei der FCC ein, Ku-Band für die HF-Verbindungen zwischen den Satelliten und Benutzerterminals und Ka-Band für die HF-Verbindungen zwischen den Satelliten und Gateway-Erdstationen zu verwenden. SpaceX hatte ursprünglich im Winter 2016 eine sehr ähnliche Lösung beantragt, im Frühjahr 2017 jedoch eine V-Band-Lösung für alle Satelliten-Uplinks und-Downlinks abgelehnt. Diese Einreichungen sind alle öffentlich und können auf der FCC-Website gefunden werden.

Q5. Wer sind die aktuellen Hauptakteure in diesem Bereich?, (Wortspiel beabsichtigt)

Da LEO-Satelliten eine neuere und wachsende Technologie sind, gibt es derzeit nur drei Hauptakteure im LEO-Raum. Sie sind:

• SpaceX
• LeoSat
• OneWeb

GEO-Satelliten verwendet wurden, über einen längeren Zeitraum von Zeit. Es gibt viel mehr Spieler im GEO (traditionellen) Raum. Einige der Hauptoperatoren sind:

• Intelsat
• SES
• Eutelsat
• Telesat

Hier ist eine zusätzliche Liste für GEO-Satellitenbetreiber.,

Bonus Q: Was ist der Unterschied Zwischen LEO-und MEO (Medium Earth Orbit) – Satelliten-Konstellationen?

MEO-Satelliten arbeiten in einer Höhe zwischen 2.000 km und 35.786 km. Dies ist die Region des Weltraums, die GNSS-Satelliten einnehmen. MEO-Satelliten haben eine längere Lebensdauer als LEO-Satelliten, erfordern jedoch nicht die hochentwickelten Designs, die für den Georaum erforderlich sind. Präzisions-Atomuhr-Timing-Quellen (wie die Rubidium-Atomuhr der AR133-Serie) in Verbindung mit einem ultrastabilen Oszillator (unter Verwendung des Legacy-BG61 / BQOTY-Kristalls) sind in dieser Umlaufbahn erforderlich.

Auch, wie Stephen B., erwähnt in unseren Kommentaren (danke, Steven!), neue Satellitenkonstellationen mit mittlerer Erdumlaufbahn können eine geringere Latenz, Verbindungen mit höherer Geschwindigkeit und weniger Satelliten ermöglichen und sogar einfacher zu verfolgen sein als LEO. Einige der innovativsten Satellitenunternehmen von heute wie SES planen, in den kommenden Jahren ihre Satelliten der nächsten Generation in MEO zu starten.

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