Selama beberapa dekad, saintis telah berusaha untuk mengetahui jumlah minimum satelit yang dapat melihat setiap titik di Bumi. Soalan ini sebagian didorong oleh masalah serpihan ruang yang semakin meningkat, tetapi juga oleh pertimbangan kos dan kecekapan. Pada pertengahan 1980-an, penyelidik John E. Draim mencadangkan penyelesaian untuk masalah ini dalam serangkaian kajian, dengan mendakwa bahawa konstelasi empat satelit adalah semua yang diperlukan.
Malangnya, penyelesaiannya tidak praktikal pada masa itu kerana sejumlah besar propelan diperlukan untuk memastikan satelit berada di orbit. Tetapi berkat kajian kolaboratif baru-baru ini, sekumpulan penyelidik telah menemui gabungan faktor yang tepat untuk membuat konstelasi empat satelit mungkin. Penemuan mereka dapat mendorong kemajuan dalam telekomunikasi, navigasi, dan penginderaan jauh sekaligus mengurangi biaya.
Kajian yang menjelaskan penemuan mereka baru-baru ini muncul dalam jurnal Komunikasi Alam dan diketuai oleh Patrick Reed, seorang Profesor Kejuruteraan Awam dan Alam Sekitar di Universiti Cornell. Reed disertai oleh jurutera dan saintis dari The Aerospace Corporation dan University of California, Davis, dengan sokongan yang diberikan oleh National Science Foundation (NSF).
Untuk mengatasi persoalan bagaimana menjaga konstelasi yang berfungsi dengan jumlah satelit minimum, pasukan mempertimbangkan semua faktor yang menyebabkan satelit mengalami deorbit dari masa ke masa. Ini termasuk medan graviti Bumi, seretan atmosfera, pengaruh graviti Bulan dan Matahari, dan tekanan dari sinaran matahari. Seperti yang dijelaskan oleh Reed:
"Salah satu pertanyaan menarik yang kami miliki adalah, dapatkah kita mengubah kekuatan itu? Daripada merendahkan sistem, dapatkah kita membalikkannya sehingga konstelasi mengambil tenaga dari kekuatan-kekuatan itu dan menggunakannya untuk secara aktif mengendalikan dirinya? "
Kajian kolaboratif ini mempertemukan kepakaran The Aerospace Corporation dalam astrofizik canggih, logistik operasi, dan simulasi dengan kepakaran Reed sendiri dalam alat carian pengkomputeran berasaskan AI. Pasukan ini juga bergantung pada komputer super Blue Water di University of Illinois untuk menyaring ratusan ribu orbit dan kombinasi gangguan yang mungkin berlaku.
Seperti yang dinyatakan oleh Lake A. Singh, pengarah sistem untuk jabatan Aurekace Corporation Future Architectures:
"Kami memanfaatkan kepakaran reka bentuk konstelasi Aerospace dengan kepemimpinan Cornell dalam analitik carian pintar dan menemui alternatif yang sesuai untuk reka bentuk buruj Draim. Reka bentuk buruj ini dapat memberikan kelebihan yang besar bagi perancang misi untuk konsep yang berada di orbit geostasioner dan seterusnya. "
Lama kelamaan, pasukan ini dapat menyempitkan reka bentuk buruj mereka kepada dua model. Satu, satelit dapat mengorbit selama 24 jam dan mencapai liputan global 86%. Sebaliknya, satelit akan mengorbit selama 48 jam dan mencapai liputan 95%. Walaupun kedua-duanya merasa malu 100%, pasukan mendapati bahawa mengorbankan sedikit liputan akan menyebabkan pertukaran yang signifikan.
Ini termasuk kemampuan untuk memanfaatkan lebih banyak tenaga dari radiasi graviti dan suria yang sama yang biasanya membuat satelit sukar dikendalikan dan menyebabkan orbitnya merosot. Di samping itu, pengendali satelit dapat mengawal di mana jurang liputan akan berlaku dan ini hanya akan berlangsung paling lama hanya 80 minit sehari. Seperti yang dikatakan oleh Reed, pertukaran ini bernilai:
"Ini adalah salah satu perkara di mana usaha mencapai kesempurnaan sebenarnya dapat menghalang inovasi. Dan anda tidak terlalu menyerahkan jumlah yang dramatik. Mungkin ada misi di mana anda benar-benar memerlukan liputan di mana-mana sahaja di Bumi, dan dalam kes tersebut, anda hanya perlu menggunakan lebih banyak satelit atau sensor rangkaian atau platform hibrid. "
Manfaat lain dari jenis kawalan satelit pasif ini termasuk cara ia berpotensi memperpanjang jangka hayat buruj dari 5 hingga 15 tahun. Mereka juga memerlukan lebih sedikit pendorong dan dapat mengapung di ketinggian yang lebih tinggi, sehingga dapat mengurangi risiko terkena kapal angkasa dan benda-benda yang mengorbit lainnya. Tetapi titik penjualan terbesar adalah bagaimana kos efektif penyediaan ini dibandingkan dengan konstelasi satelit konvensional.
Ini menjadikannya sangat menarik bagi negara atau syarikat aeroangkasa komersial yang tidak memiliki sumber kewangan yang diperlukan untuk menyebarkan buruj besar.
"Bahkan satu satelit dapat menelan belanja ratusan juta atau berbilion dolar, bergantung pada sensor apa yang ada dan tujuannya. Oleh itu, mempunyai platform baru yang boleh anda gunakan di seluruh misi yang ada dan yang baru muncul adalah cukup kemas. Terdapat banyak potensi untuk penginderaan jauh, telekomunikasi, navigasi, penginderaan lebar lebar dan maklum balas di seluruh ruang, dan itu berkembang sangat cepat. Kemungkinan terdapat pelbagai jenis aplikasi yang mungkin mendapat manfaat daripada konstelasi satelit yang dapat disesuaikan dengan jangka masa panjang dengan liputan global yang hampir. "
Kajian ini tidak hanya menyelesaikan persoalan berterusan mengenai liputan satelit dan pemeliharaan buruj. Ini juga dapat mendorong kemajuan telekomunikasi, navigasi, dan penginderaan jauh. Dalam masa terdekat, banyak satelit akan dihantar ke angkasa untuk menyediakan internet satelit (buruj Starlink SpaceX), melakukan eksperimen sains, dan memantau atmosfera dan permukaan Bumi.
Antara perkara ini dan kebimbangan yang berkaitan dengan serpihan ruang, dapat melakukan lebih banyak dengan lebih sedikit (dan dengan lebih sedikit wang) akan sangat berguna!
