ศึกษาเกี่ยวกับดาวเทียม

อย่างไรก็ตาม กลุ่มดาวขนาดใหญ่อย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนยังนำมาซึ่งความท้าทายมากมาย บางกลุ่มถูกซ่อนไว้และไม่ได้รับการสำรวจอย่างดี นักวิจัยจาก University of Illinois at Urbana-Champaign ระบุถึงความท้าทายที่ซ่อนเร้นที่สำคัญเกี่ยวกับการแทนที่ดาวเทียมที่เสียหายในกลุ่มดาวขนาดใหญ่ และเสนอวิธีแก้ปัญหาที่ไม่เหมือนใครด้วยวิธีการควบคุมสินค้าคงคลัง "การบำรุงรักษากลุ่มดาวขนาดใหญ่เหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพนั้นซับซ้อนกว่าระบบอวกาศแบบดั้งเดิมมาก อันที่จริง มันกลายเป็นเหมือนปัญหาโลจิสติกส์ภาคพื้นดินมากขึ้นเรื่อยๆ ที่ FedEx หรือ UPS กำลังดำเนินการอยู่ ดังนั้นเราจึงจัดการปัญหาการบำรุงรักษากลุ่มดาวขนาดใหญ่นี้โดยใช้ประโยชน์จาก แนวคิดจากโลจิสติกส์ภาคพื้นดิน ซึ่งไม่เพียงแต่มีเอกลักษณ์และน่าสนใจเท่านั้น แต่ยังเหมาะสมอย่างยิ่งในบริบทนี้" Koki Ho ผู้ช่วยศาสตราจารย์ในภาควิชาวิศวกรรมการบินและอวกาศของ U of I กล่าว ความท้าทายที่ Ho อธิบายคือการเปลี่ยนดาวเทียมดวงใหม่อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับดวงที่พัง สำหรับบริษัทโทรคมนาคม ดาวเทียมที่เสียหมายถึงการสื่อสารและบริการอินเทอร์เน็ตหยุดชะงัก ซึ่งทำให้ลูกค้าไม่พอใจและสูญเสียรายได้ “การใช้กลุ่มดาวขนาดใหญ่เป็นปัญหาหนึ่ง แต่การรักษาไว้ก็เป็นอีกปัญหาหนึ่งที่ท้าทายยิ่งกว่า” โฮกล่าว "เมื่อดาวเทียมแตก การจัดหาอะไหล่อย่างรวดเร็วเป็นสิ่งสำคัญ ดังนั้นจึงมีช่องว่างเล็กน้อยในการให้บริการ บริษัทต่างๆ ต้องการบริการอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ครอบคลุมทั่วโลก เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนั้น เราจำเป็นต้องมีอะไหล่เพียงพอในวงโคจร คำถามคือ: ทำอย่างไร หลายๆ ดวงก็เพียงพอ เราสามารถคิดหาวิธีที่ชาญฉลาดกว่านี้ในการใช้ดาวเทียมให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อตอบสนองความต้องการช่องว่างได้หรือไม่" ในกลุ่มดาวบริวารก่อนหน้านี้ โฮกล่าวว่านี่ไม่ใช่ปัญหาเพราะมาตราส่วนมีขนาดเล็กพอที่จะใช้วิธีการที่ซับซ้อนพอที่จะคำนวณจำนวนอะไหล่ที่ต้องการได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้ แค่มีอะไหล่ไม่กี่ชิ้นต่อระนาบวงโคจรก็เพียงพอแล้ว แต่ด้วยกลุ่มดาวที่ประกอบด้วย ดาวเทียม หลายร้อยดวง กลยุทธ์นี้ใช้ไม่ได้ผล นอกจากนี้ ดาวเทียมใหม่ขนาดเล็กยังมีราคาถูกลง แต่มีอัตราความล้มเหลวค่อนข้างสูง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีอะไหล่จำนวนมากในแต่ละระนาบวงโคจร ซึ่งไม่มีประสิทธิภาพ "แนวคิดของเราคือการใช้สิ่งที่เรียกว่าวิธีการควบคุมสินค้าคงคลังแบบหลายระดับในระบบโลจิสติกส์ภาคพื้นดิน และนำไปใช้กับบริบทของกลไกวงโคจร" โฮกล่าว "ในการแก้ปัญหาของเรา วงโคจรอื่นที่อยู่ต่ำกว่าวงโคจรจริง ซึ่งเราเรียกว่าวงโคจรจอดรถ จะกลายเป็นโกดังกลางของดาวเทียม มีดาวเทียมสำรองจำนวนเล็กน้อยอยู่ในระนาบวงโคจรจริงเพื่อเปลี่ยนทดแทนทันที ในขณะที่สินค้าคงคลังขนาดใหญ่ ดาวเทียมทดแทนกำลังรออยู่ในวงโคจรที่จอดรถ ดาวเทียมที่อยู่ในระนาบการโคจรครอบคลุมความต้องการในทันที สำรองในวงโคจรที่จอดรถสามารถเติมเต็มวงโคจรที่แท้จริงได้" การวิจัยยังใช้ประโยชน์จากผลกระทบ J2 ของระนาบวงโคจรซึ่งเกิดจากความเอียงของโลกในการส่งมอบชิ้นส่วน โฮอธิบาย โลกไม่ใช่ทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ และเนื่องจากมันไม่ใช่ทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ ระนาบการโคจรจะเปลี่ยนไป "อัตราการเลื่อนของระนาบการโคจรนั้นแตกต่างกันไปตามระดับความสูง" โฮกล่าว "ดังนั้น เมื่อเรามีวงโคจรจอดรถที่ระดับความสูงต่ำกว่าวงโคจรของกลุ่มดาวดั้งเดิม อัตราการเปลี่ยนวงโคจรของพวกมันจะแตกต่างกัน แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เราสร้างขึ้นจะพิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงของอัตรานั้นและระนาบใดที่ใกล้กับดาวเทียมมากขึ้นซึ่งจำเป็นต้องเปลี่ยน จึงจะครอบคลุมพื้นโลกได้อย่างต่อเนื่อง วิธีดูว่า ระนาบวงโคจรใดเป็นระนาบแรกที่จะตรงกับระนาบที่มีความต้องการและพิจารณาด้วยว่าระนาบนั้นมีอะไหล่อยู่จริงหรือไม่หากระนาบนั้นไม่มี มีอะไหล่ก็รอเครื่องบินลำต่อไป" โฮกล่าว Ho กล่าวว่าวิธีนี้ยังช่วยขจัดความเร่งด่วนที่มีค่าใช้จ่ายสูงในการส่งดาวเทียมทดแทน "ด้วยกลยุทธ์คลังสินค้านี้ เมื่อมีดาวเทียมที่ล้มเหลว จะมีสินค้าคงคลังที่พร้อมให้เปลี่ยน เมื่อสต็อกต่ำกว่าเกณฑ์ คุณสามารถส่งได้มากขึ้นไปยังวงโคจรที่จอดรถ ซึ่งใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์การปล่อยเป็นชุด การส่งจรวดหนึ่งขึ้นพร้อมดาวเทียมหลายดวงนั้นถูกกว่าการปล่อยจรวดแต่ละดวงแยกกัน" โฮเชื่อว่าวิธีการจัดหาแบบใหม่นี้สามารถแก้ปัญหาได้ทันท่วงที “ผู้คนพูดถึงกลุ่มดาวขนาดใหญ่เหล่านี้กันมาก แต่พวกเขาไม่ได้คิดอย่างลึกซึ้งเพียงพอเกี่ยวกับความท้าทายใหม่ ๆ ที่พวกเขานำมา” โฮกล่าว "การใช้แนวทางคลังสินค้าที่ไม่เหมือนใครทำให้มีโซลูชันที่มีประสิทธิภาพในการแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนนี้"