कम पृथ्वी कक्षा उपग्रहों के साथ नए कनेक्टिविटी विकल्प
सदी के अंत में, कक्षा में उपग्रहों की कीमत 17 मिलियन डॉलर से अधिक थी। ये वही सुविधाएँ $ 200,000 के लिए एक ही प्रक्षेपवक्र पर हो सकती हैं।
उपग्रह एक गुरुत्वाकर्षण पिंड के चारों ओर घूमते हैं जैसे कि पृथ्वी उनके वेग के समानुपाती दूरी पर, लेकिन उनकी कक्षाएँ गोलाकार नहीं हो सकती हैं, और एक उपग्रह का सटीक पथ कार्यक्षमता और उपलब्धता के संदर्भ में लाभ प्रदान कर सकता है।
कुछ कक्षाएँ विशिष्ट देशों, समय क्षेत्रों या एंटेना डिज़ाइनों के लिए बेहतर कवरेज प्रदान करती हैं। वे अन्य अंतरिक्ष संपत्तियों के बीच डेटा रिले करने, ज्ञात विद्युत चुम्बकीय विकिरण बैंड से बचने, या कुछ क्षेत्रों में पुनरीक्षण समय को कम करने के लिए उपयुक्त हो सकते हैं।
ऐसी कक्षाओं को विकसित करने के लिए समय सहित चार-आयामी अंतरिक्ष में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की विस्तृत समझ की आवश्यकता होती है, और कुछ कक्षाओं को उनके सबसे उपयोगी अनुप्रयोगों में पेटेंट द्वारा संरक्षित किया जाता है।
उपग्रहों के कई नए तारामंडल लॉन्च किए जा रहे हैं कम पृथ्वी की कक्षा (LEO), सतह से 1,000 किमी से कम ऊपर। यह उत्कृष्ट अवलोकन और संचार सेवाएं प्रदान करता है। लेकिन इन उपग्रहों ने पृथ्वी के वायुमंडल को स्किम्ड कर दिया है और धूल में जलने और जलने से पहले केवल 5 साल तक ही जीवित रह सकते हैं।
इसलिए इन नक्षत्रों को भूस्थिर कक्षा में उपग्रहों के विपरीत निरंतर प्रतिस्थापन चक्र की आवश्यकता होती है, जो 20 वर्षों तक एक ही तकनीक का उपयोग कर सकते हैं। नए सेवा निर्णय आपके द्वारा परिनियोजित किए जाने वाले अपग्रेड और नियमित अपडेट का समर्थन करने की आपकी वित्तीय क्षमता पर आधारित होने चाहिए, न कि उन सुविधाओं पर जो आपने पहले ही लागू की हैं।
संचार उपग्रह लियो वाणिज्यिक पृथ्वी अवलोकन उपग्रह समय-आधारित विश्लेषण प्रदान करने के लिए प्रतिदिन सभी स्थानों की छवि बनाते हैं, फिर भी कम विलंबता संचार प्रदान करते हैं। इन “नई जगह” परियोजनाओं में उपयोग की जाने वाली कई प्रौद्योगिकियां स्मार्टफोन उद्योग से उधार ली गई हैं, जैसे कुशल बैटरी, कॉम्पैक्ट एंटेना और शॉक-प्रतिरोधी इलेक्ट्रॉनिक्स, लेकिन अंतरिक्ष में काम करने के लिए निहित चुनौतियां हैं: इससे निपटने के लिए कई तकनीकों का विकास किया गया है
अलग प्रक्षेपवक्र
ग्रह के भूमध्य रेखा के चारों ओर वृत्ताकार कक्षाएँ काफी उपयोगिता प्रदान करती हैं, लेकिन जैसे-जैसे वैज्ञानिकों को अंतरिक्ष में काम करने का अनुभव प्राप्त होता है, यह स्पष्ट हो जाता है कि विकल्प नए अवसर खोल सकते हैं। विभिन्न ऊंचाई जैसे लो अर्थ ऑर्बिट (LEO), मिडिल अर्थ ऑर्बिट (MEO), और जियोस्टेशनरी अर्थ ऑर्बिट (GEO) एक वैरिएबल प्रदान करते हैं, जबकि अण्डाकार (विस्तारित) ऑर्बिट नए उपयोग के मामलों का समर्थन कर सकते हैं। सेवा की उपलब्धता को अधिकतम करने और निष्क्रिय समय को कम करने के लिए प्रक्षेपवक्र संयोजनों का उपयोग किया जा सकता है। यह उपग्रह नक्षत्रों की लाभप्रदता का एक प्रमुख कारक है।
कुछ प्रसिद्ध प्रक्षेप पथ पहले से ही आम उपयोग में हैं। सूर्य तुल्यकालिक एक कक्षा है, जिसे आमतौर पर LEO ऊंचाई के भीतर उपयोग किया जाता है, जो हर कुछ दिनों में एक ही समय में एक उपग्रह को पृथ्वी पर एक विशिष्ट स्थान पर रखता है। इसका उपयोग अक्सर पृथ्वी अवलोकन (और जासूसी) उपग्रहों द्वारा प्रेक्षित क्षेत्र की लगातार छायांकन प्रदान करने के लिए किया जाता है।
वह कक्षा जिसमें उपग्रह दोनों ध्रुवों से होकर गुजरता है, ध्रुवीय कक्षा कहलाती है। यह ग्रह को इसके नीचे परिक्रमा करने की अनुमति देगा, उपग्रहों को सतह पर हर बिंदु से गुजरने और प्रत्येक ध्रुव को हर 100 मिनट में स्थिर सेंसर से डेटा एकत्र करने या विशिष्ट स्थानों की निगरानी करने के लिए लिया जा सकता है।
मोलनिया की अत्यधिक अण्डाकार कक्षा है, जिसके कारण उपग्रह किसी दिए गए अक्षांश पर अधिक समय व्यतीत करता है। इसका उपयोग आमतौर पर कनाडा और रूस जैसे उत्तरी अक्षांशों को कवर करने वाली संचार प्रणालियों की उपलब्धता बढ़ाने के लिए किया जाता है।
एक भूस्थैतिक कक्षा पृथ्वी के घूमने की गति से मेल खाती है और भूमध्य रेखा का पता लगाकर ऐसे उपग्रह प्रदान करती है जो सतह पर एक विशेष बिंदु से ऊपर मंडराते दिखाई देते हैं। इस तरह की कक्षा को पृथ्वी की गति से मेल खाने के लिए 35,786 किमी की ऊंचाई की आवश्यकता होगी, जिसके परिणामस्वरूप अधिक देरी होगी, लेकिन ऐसी कक्षा उपग्रह पर उपग्रह डिश को इंगित करने की अनुमति देगी।
विभिन्न कक्षाएँ और कक्षीय ऊँचाई अलग-अलग कार्य करती हैं। हाइब्रिड सेवाएं आपके कनेक्शन के लिए कवरेज, बैंडविड्थ और विलंबता को अनुकूलित करने के लिए LEO, MEO और GEO प्रक्षेपवक्र को जोड़ती हैं। उदाहरण के लिए, GEO विस्तृत क्षेत्र कवरेज प्रदान कर सकता है और LEO कम विलंबता संचार प्रदान कर सकता है।
टीसीपी/आईपी जैसे संचार प्रोटोकॉल कभी-कभी परतों में विघटित हो जाते हैं जिन्हें विभिन्न कक्षाओं में उपग्रहों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। चैनलों को रिसीविंग डिवाइस पर फिर से जोड़ा जाता है।
विलंब-संवेदनशील डेटा ट्रैफ़िक का प्रबंधन LEO में उपग्रहों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, लेकिन ट्रैफ़िक प्रवाह का बड़ा हिस्सा MEO या GEO कक्षाओं में उपग्रहों से दिया जाता है। यह न केवल विरासत संपत्तियों के उपयोग को सक्षम बनाता है, बल्कि घने LEO कक्षाओं में उच्च क्षमता वाले उपग्रहों की आवश्यकता को भी कम करता है।
उपग्रह संचार नेटवर्क प्रोटोकॉल
इंटरनेट संचार के लिए उपयोग किए जाने वाले टीसीपी / आईपी प्रोटोकॉल के लिए आवश्यक है कि प्राप्त पैकेट एक निश्चित समय विंडो के भीतर लगातार स्वीकार किए जाएं। इससे एमईओ नक्षत्रों के साथ टीसीपी/आईपी का उपयोग करना बहुत मुश्किल हो जाता है और बिना संशोधन के जीईओ का उपयोग करना लगभग असंभव हो जाता है।
LEO के माध्यम से पावती प्रदान करके, जबकि थोक डेटा MEO के माध्यम से भेजा जाता है, संयुक्त समूह डेटा वितरित करने के लिए मानक TCP/IP संचार का उपयोग कर सकता है। यह अनुमति देता है, उदाहरण के लिए, LEO के माध्यम से एक वीडियो सेवा के साथ बातचीत, जबकि चयनित वीडियो GEO के उपग्रहों से प्रसारित किया जा रहा है।
इसी तरह के तरीकों को अन्य नेटवर्क प्रोटोकॉल पर लागू किया जा सकता है ताकि दोनों में से किसी की कमियों के बिना दोनों प्रक्षेपवक्र के लाभ प्रदान किए जा सकें। ऐसे नक्षत्रों का संयोजन प्रदान करता है:
- सरलीकृत अनुप्रयोग विकास: आवश्यक प्रॉक्सी या प्रोटोकॉल रूपांतरणों के बिना मानक इंटरनेट प्रोटोकॉल का उपयोग करने की क्षमता न केवल अनुप्रयोग विकास को सरल बनाती है, बल्कि असंगति के क्षेत्रों को भी समाप्त करती है जो तैनाती के समय को धीमा कर सकती हैं।
- नक्षत्र घनत्व में कमी: एमईओ (और जीईओ) उपग्रहों में एक बहुत बड़ा पदचिह्न होता है, जिससे वे ग्राहकों को कम कोण वाले एंटेना की आवश्यकता के बिना बड़े क्षेत्रों को कवर करने की इजाजत देते हैं जो अक्सर इमारतों और पेड़ों से अस्पष्ट होते हैं। यह छोटे, अधिक किफायती नक्षत्रों को तुलनीय सेवाएं प्रदान करने की अनुमति देगा।
- बढ़ी हुई स्पेक्ट्रम उपलब्धता: डेटा प्लेन से कंट्रोल प्लेन को अलग करने से नेटवर्क स्ट्रीम के इन दो घटकों को विभिन्न रेडियो फ्रीक्वेंसी का उपयोग करने की अनुमति मिलती है, इस प्रकार रेडियो स्पेक्ट्रम का अधिक कुशल उपयोग होता है।
- व्यापक रेंज: उच्च ऊंचाई से एक बड़ा पदचिह्न जमीनी उपकरण प्राप्त किए बिना और अंतर-उपग्रह संचार प्रणालियों की आवश्यकता के बिना क्षेत्रों में कवरेज को विस्तारित करने की अनुमति देता है।
- मौजूदा परिसंपत्तियों का उपयोग: कई कंपनियों के पास GEO कक्षा में मौजूदा संपत्तियां हैं। LEO सेवाओं के साथ इन्हें लागू करने से ये परिसंपत्तियाँ पूर्ण LEO नक्षत्रों के साथ प्रतिस्पर्धा करने में सक्षम होंगी।
उपग्रह संचार की संभावना
विभिन्न कंपनियां अपनी मौजूदा (तैनात) कक्षीय संपत्तियों के मूल्य को बढ़ाने के तरीकों की तलाश कर रही हैं।का उपग्रह डेटा का मूल्य यह तेजी से घट रहा है क्योंकि टीवी प्रसारणों की जगह ऑन-डिमांड सेवाओं ने ले ली है और LEO तारामंडल ग्रामीण इंटरनेट एक्सेस के लिए बाजार के लिए खतरा हैं।
हालांकि इन कंपनियों को उम्मीद हो सकती है कि हाइब्रिड सिस्टम का दीर्घकालिक भविष्य होगा, वे कम लागत वाले एंडपॉइंट उपकरण के विकास पर बहुत अधिक भरोसा करते हैं जो हाइब्रिड नेटवर्क का समर्थन कर सकते हैं। उनका उपयोगी जीवन 15 वर्ष है, और यह देखते हुए कि जीईओ में कुछ नई संचार प्रणालियां तैनात हैं, मौजूदा संपत्तियां अगले 10 वर्षों तक काम कर सकती हैं। इसका मतलब है कि सबसे बड़ा अवसर अगले पांच वर्षों में है।
अंतिम बिंदु के रूप में, कक्षा में उपग्रहों को अक्सर बड़े परावर्तक या एंटेना की आवश्यकता होती है, और मिशन को शक्ति देने के लिए अक्सर बड़े सौर सरणियों की आवश्यकता होती है। ऐसी वस्तुओं को लॉन्च करना मुश्किल होता है, इसलिए लॉन्च होने पर उनके आकार को कम करने के लिए विभिन्न तकनीकों और विधियों की आवश्यकता होती है।
इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकों में फोल्डिंग आर्म्स, स्प्रिंग्स, ओरिगेमी तकनीक और मेमोरी मेटल्स शामिल हैं। आकार को कम करते हुए वजन कम रखना सबसे अच्छा तरीका है, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह बहुत अधिक विश्वसनीयता प्रदान कर सकता है।
ऐसी प्रणालियों के पीछे की तकनीक शायद ही कभी जटिल होती है, क्योंकि विश्वसनीयता सर्वोपरि है। तो दिलचस्प नवाचार ज्यादातर घटकों को मोड़ने और सामने लाने और खुलासा करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधि में हैं।
यह लेख गार्टनर की रिपोर्ट “इमर्जिंग टेक्नोलॉजीज: द इमर्जेंस साइकिल ऑफ सैटेलाइट सिस्टम्स” का एक अंश है। बिल रे गार्टनर में उपाध्यक्ष विश्लेषक।