好消息！科学家们找到了用4颗卫星连续观测整个地球的方法
几十年来，科学家们一直试图计算出能够看到地球上每一点的卫星的最小数量。然而这是一项相当巨大的挑战，造成这一问题的部分原因是空间碎片问题日益严重，再加上费用和效率等问题。到20世纪80年代中期，有研究人员在一系列的研究中提出了一个解决这个问题的方案，声称一个四颗卫星的系统就足够了。
不幸的是，他的解决方案在当时根本不实用，因为要保持卫星在轨道上需要大量的推进剂，这在当时是不现实的。但是最近的一项合作研究表示，一组研究人员发现了正确的组合，使得四卫星系统成为可能。他们的发现可以推动电信、导航和遥感技术的发展，同时还能降低成本。
据了解，这项描述他们发现的研究最近发表在《自然通讯》上，由康奈尔大学土木与环境工程教授帕特里克·里德领导。在国家科学基金会(NSF)的支持下，来自航空航天公司和加州大学戴维斯分校的工程师和科学家加入了里德的研究行列。
为了解决如何用最少数量的卫星维持一个正常运行的卫星系统的问题，研究小组考虑了导致卫星随时间推移而脱轨的所有因素。这些因素包括地球重力场、大气阻力、月球和太阳的引力影响以及太阳辐射的压力。然而，科学家对这些因素发出了疑问：我们能否真正改变这些力量？与其让这个系统退化，我们能不能把它翻转过来，让星座从这些力中获取能量，并利用它们来主动控制自己？在基于这些问题的基础上，科学家们进行了深入的研究和探讨。最后依靠伊利诺伊大学的蓝水超级计算机筛选了数十万可能的轨道和扰动组合。
来自航空航天公司未来架构部门的系统主管Lake A. Singh表示：“我们利用航空航天的星座设计专业知识和康奈尔大学在智能搜索分析方面的领导地位，发现了一个操作上可行的Draim星座设计的替代方案。这些星座设计可能为地球静止轨道内外的任务规划者提供实质性的优势。”
随着时间的推移，研究团队已经将星座设计缩小到两个模型。其中一颗卫星可以在轨道上运行24小时，实现86%的全球覆盖。另一方面，卫星将在轨道上运行48小时，达到95%的覆盖率。虽然两者都接近100%，但研究小组发现，但这些差距很小的覆盖率将导致重大的改变。比如一颗卫星从同样的重力和太阳辐射中获取更多能量的能力，这通常会使它难以控制，并导致其轨道改变。此外，卫星运营商将能够控制在哪里出现覆盖缺口，这些缺口每天最多只持续80分钟。
当然，这种无源卫星控制的其他好处也很醒目，它有可能将一个卫星系统的寿命从5年延长到15年。并且它们只需要较少的推进剂，却能够在更高的海拔漂浮，从而降低与航天器和其他轨道物体相撞的风险。那么还有许多人关心的是，与传统的卫星星座相比，这种卫星的成本效益如何。
我们知道，即使是一颗卫星也可能耗资数亿或数十亿美元，这取决于它搭载的传感器和用途。所以如果是一个新的部署平台，在遥感、电信、导航、高带宽传感和空间反馈方面有很大的潜力，而且发展非常非常快。本研究不仅解决了卫星覆盖和星座维护的问题。它还将推动电信、导航和遥感技术的发展。在不久的将来，无数的卫星将被送往太空，以提供卫星网络(SpaceX的Starlink星座)，进行科学实验，并监测地球的大气层和表面。
简单来说，那就是用更少的钱做更多的事情！