1. 3 Đánh giá về tiềm năng khai thác về vệ tinh quỹ đạo thấp trên thế giới và
2.2.2 Vùng phủ và các khoảng trống:
Khi một số vệ tinh được đặt cách đều nhau trên quỹ đạo tại một cao độ xác định, thì vùng phủ của chúng có thể tạo nên các khoảng trống giữa các vệ tinh lân cận hoặc những vùng phủ này có thể chồng chéo lên nhau như được trong hình 2.5. Hình 2.6 cho thấy khoảng cách của khoảng trống này (hoặc chồng chéo vùng phủ) là một hàm của cao độ và số lượng vệ tinh trong cùng một mặt phẳng của quỹ đạo.
(Nguồn: Rec. ITU-R SA.1156)[28]
Hình 2.5: Biến thiên giữa khoảng trống của các vùng phủ với số lượng vệ tinh trên cùng một mặt phẳng quỹ đạo.
Từ biểu đồ trên ta thấy nếu có 9 vệ tinh trên mỗi mặt phẳng quỹ đạo thì tại độ cao quỹ đạo thấp nhất là 400 km, các vòng bao phủ của các vệ tinh liền kề sẽ chỉ chạm vào nhau. Tại độ cao lớn hơn, vùng phủ sóng của vệ tinh sẽ chồng lấn lên
27
nhau với số khoảng cách chồng lấn tương ứng. Và tương tự như vậy với 8 vệ tinh trên mỗi mặt phẳng quỹ đạo, độ cao quỹ đạo sẽ phải được nâng lên khoảng 540 km để đạt được kết quả tương tự.
Số lượng vùng chồng lấn trong đó phạm vi vùng phủ liên tục xác định chiều rộng của. Ví dụ: trong mạng vệ tinh Orbcomm [4], hoạt động ở độ cao quỹ đạo 825 km, theo tính toán bắt đầu có vùng chồng lấn khi có khoảng 6,5 vệ tinh trên mỗi mặt phẳng quỹ đạo nên trên thực tế mạng này hoạt động 6-8 vệ tinh trên mỗi mặt phẳng quỹ đạo. Mặt khác, trong mạng vệ tinh Iridium, bay ở độ cao 781 km, sử dụng 11 vệ tinh trên mỗi mặt phẳng quỹ đạo, là số lượng vệ tinh đủ để có được khoảng chồng lấn cho phép nhằm tạo nên phạm vi bao phủ liên tục, đáp ứng được yêu cầu truyền thông cho mạng thoại liên tục. Ngược lại, mạng Orbcomm hoạt động như là hệ thống chuyển tiếp dữ liêu và không yêu cầu vùng phủ sóng chồng chéo quá lớn. Do vậy, với mạng này trong một mặt phẳng quỹ đạo chỉ có 6 vệ tinh, khoảng cách phủ sóng tối thiểu là 300 km, hoặc khoảng 43 giây cho mỗi lần quay.
Chiều rộng dưới dạng hàm số của số lượng vệ tinh trên mỗi mặt phẳng và quỹ đạo và độ cao được thể hiện trong Hình 2.6. Ta thấy rằng đối với 6 vệ tinh trên mỗi mặt phẳng quỹ đạo thì là khá nhỏ trên độ cao khoảng 1100 km. Nhưng đối với 8 vệ tinh trên mỗi mặt phẳng, quỹ đạo vệ tinh sẽ xuống tới 700 km để có được chiều rộng chấp nhận đươc.
Sự chồng lấn (hoặc khoảng trống của vùng phủ) giữa các mặt phẳng quỹ đạo cũng phụ thuộc vào vĩ độ. Ví dụ: đối với mạng vệ tinh quay quanh cực, mỗi vệ tinh trong mỗi mặt phẳng quỹ đạo bao phủ vùng Cực. Tại một vĩ độ xác định, các mặt phẳng quỹ đạo liền kề sẽ có các vùng chồng lấn, và thấp hơn vĩ độ đó sẽ bắt đầu có xuất hiện những khoảng trống về phạm vi phủ sóng. Hình 2.7 minh họa sự chồng lấn theo vĩ độ bắt đầu như một hàm của số khoảng cách giữa các mặt phẳng và chiều rộng .
28
(Nguồn: Rec. ITU-R SA.1156 [28])
Hình 2.6: Biến thiên của vùng chồng lấn tại các cao độ khác nhau với số lượng vệ tinh khác nhau trên cùng khoảng cách của là 1000 km.
Một minh họa trong hình 2.8, cho ta thấy 8 vệ tinh được phân bố đồng đều trên quỹ đạo 700 km, 65°. Có rất ít chồng lấn trong vùng phủ của mạng vệ tinh này, làm cho nó có thể giữ được khoảng cố định gần như liên tục. Và do đó, với 3 mặt phẳng quỹ đạo cho mạng một vệ tinh tương tự như vậy, trong Hình 2.9, sẽ đảm bảo mọi điểm trên Trái đất đều được bao phủ gần như liên tục. Do đó, một mạng 24 vệ tinh gần như đủ lớn để phủ sóng Trái đất liên tục (theo quan điểm một mạng truyền thông thuần túy).
29
Hình 2.7: Mạng 1 mặt phẳng quỹ đạo nghiêng 65o tại cao độ 700km với 8 vệ tinh.
Hình 2.8: Vùng phủ của 8 vệ tinh trên một mặt phẳng quỹ đạo tại cao độ 700km nghiêng 650 đảm bảo vùng phủ toàn cầu.
30
2.3 Quỹ đạo và các tham số liên quan: 2.3.1 Mô tả chung: