Flera stora telekommunikationsföretag har föreslagit planer på att tillhandahålla globala bredbandstjänster genom att skjuta upp hundratals och till och med tusentals satelliter i omloppsbana. Även om bredband för alla låter som en bra idé, det medför också stora ekonomiska risker, resulterade i konkurs för några som har provat det. Ny forskning vid University of Illinois föreslår en mer kostnadseffektiv strategi med hjälp av regional täckning och stegvis utbyggnad.

"Det är faktiskt väldigt lätt att avgöra hur många satelliter du behöver för att få global täckning. Du kan räkna ut för hand, sa Koki Ho, biträdande professor vid institutionen för flygteknik vid U of I. "Men total global täckning är inte nödvändigtvis vad ett företag vill ha eller behöver.

Det kanske inte är det bästa sättet för företaget att maximera sin vinst. Vi tittade på olika sätt att designa en satellitkonstellation som först ger regional täckning och sedan kan utökas steg för steg, att behålla områden med osäker efterfrågan för att maximera vinsten."

För studien, Ho och hans doktorander, Hang Woon lee och Pauline Jakob, delade delar av jorden i ett rutnät, med varje enhet som mäter 4 grader latitud gånger 4 grader longitud för att beräkna om full täckning uppnåddes.

"Satelliter rör sig hela tiden i omloppsbana så det finns inte en satellit som betjänar en specifik enhet, " förklarade Ho. "En satellit kan röra sig utanför räckvidden och en annan rör sig in. När satelliten förblir i omloppsbana, den bromsande omloppsbanan avtar och satelliten faller lägre så vi beräknade också framdrivningen som behövs för att återföra satelliten till sin rätta omloppsbana och, när det behövs, att avveckla den i yttre rymden."

Ho sa att bredbandsföretag i USA kanske bara tittar på global täckning, men mindre länder, som Japan, kanske vill starta sitt företag genom att bara tjäna sitt eget land och ha framgång där innan de lägger till fler länder eller går globalt.

"Det finns en nivå av osäkerhet i att veta vad nästa intresseområde kommer att vara på marknaden, så vi skapade en plan i flera steg, " sa Ho. "Vi började från noll, som om det inte fanns några satelliter i rymden. Den första etappen, kanske bara tjänar ett land. Den andra etappen kan lägga till Europa, Indien, eller de 48 angränsande delstaterna i USA. det andra steget kommer att dra fördel av det första steget och ge mer täckning. Alla steg är optimerade för att minimera lanseringen och andra kostnader och ändå ge full täckning för varje intresseområde."

De ekonomiska besparingarna är betydande.

Ett exempel i studien jämför två scenarier:en optimerad tvåstegs utbyggnadsstrategi med en global täckningskonstellation och en som distribuerar alla satelliter i ett steg. Den förväntade livscykelkostnaden för den optimala tvåstegskonfigurationen visas vara 28,9 procent och 19,5 procent mindre än den optimala globala täckningskonstellationen för unika och samma satellitdesignfall, respektive.

Pappret, "Optimering av utbyggnadsstrategi för satellitkonstellationer med tanke på osäkra intresseområden, " är författad av Hang Woon Lee, Pauline C. Jakob, Koki Ho från University of Illinois, och av Seiichi Shimizu, och Shoji Yoshikawa från Mitsubishi Electric Corporation. Den publiceras i Acta Astronautica .