Una constelación de satélites es un grupo de satélites artificiales que trabajan juntos como un sistema. A diferencia de un solo satélite, una constelación puede proporcionar una cobertura global continua para que al menos un satélite sea visible en cualquier lugar de la Tierra en cualquier momento. Los satélites generalmente se colocan en conjuntos de planos orbitales adicionales y están conectados a estaciones terrestres distribuidas uniformemente sobre la superficie terrestre . También pueden utilizar comunicaciones entre satélites.
Los satélites en órbita terrestre media y baja a menudo se implementan en constelaciones de satélites porque el área de cobertura proporcionada por un solo satélite cubre solo un área pequeña que se mueve a medida que el satélite viaja a la alta velocidad angular necesaria para mantenerlo en órbita. La cobertura continua de un área requiere muchos satélites, a diferencia de los satélites geoestacionarios , donde un solo satélite, a una altitud mucho mayor y moviéndose a una velocidad angular igual a la velocidad de rotación de la Tierra , brinda cobertura continua de un área grande.
Para algunas aplicaciones, en particular las comunicaciones digitales , las alturas de constelación más bajas ofrecen ventajas sobre un satélite geoestacionario debido a los costos orbitales más bajos y al menor retraso en la transmisión de la señal [2] . La latencia durante la transmisión de datos del Protocolo de Internet de ida y vuelta a través de un satélite geoestacionario puede ser de más de 600 ms, pero no más de 125 ms para un satélite de órbita media o 30 ms para un sistema de órbita baja [3] .
Las constelaciones de satélites incluyen el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) , los sistemas Galileo y GLONASS para navegación y geodesia , los operadores de satélites Iridium y Globalstar y el servicio de mensajería Orbcomm , Disaster Monitoring Constellation y RapidEye para la detección remota de la órbita sincrónica solar , los satélites de comunicaciones rusos Molniya y Tundra. en órbita elíptica alta , así como constelaciones de satélites de banda ancha lanzadas por Starlink y OneWeb .
Hay una gran cantidad de grupos, cada uno de los cuales realiza una misión específica. Por lo general, las constelaciones están diseñadas para que los satélites tengan las mismas órbitas, excentricidad e inclinación , de modo que cualquier perturbación afecte a cada satélite de la misma manera. De esta forma, la geometría se puede mantener sin un mantenimiento excesivo de la estación. Así, se reduce el consumo de combustible y, en consecuencia, se aumenta la vida útil de los satélites. Otra consideración es que la posición de cada satélite en el plano orbital proporcione suficiente distancia para evitar colisiones o interferencias en las intersecciones del plano orbital. Las órbitas circulares son populares porque en este caso el satélite está a una altitud constante, lo que requiere una intensidad de señal constante para comunicarse. Una clase de geometrías de órbita circular que se ha vuelto popular es el patrón Walker Delta. Tiene la correspondiente notación para descripción propuesta por John Walker [4] :
Su designación es:
yo: t/p/f;
donde i es el ángulo de inclinación, t es el número total de satélites, p es el número de planos equidistantes y f es la distancia relativa entre satélites en planos adyacentes. El cambio en la anomalía verdadera (en grados) para satélites equivalentes en planos vecinos es f × 360/t.
Por ejemplo, el sistema de navegación Galileo es Walker's Delta 56°: constelación 24/3/1. Esto significa que hay 24 satélites en 3 planos inclinados a 56 grados que abarcan 360 grados alrededor del ecuador. "1" determina la fase entre los planos y cómo se organizan. El delta de Walker también se conoce como roseta de Ballard, después de un trabajo anterior similar de A. G. Ballard [5] . Notación de Ballard (t, p, m), donde m es un múltiplo del desplazamiento fraccionario entre los planos.