Starlink星座单壳层一年内轨位变动超300次
文 | 刘帅军、徐帆江、刘立祥、严文励、秦明宇(中国科学院软件研究所 中国科学院大学)
摘 要
2024年星链开启手机直连卫星发射、推出更多版本终端等系列事件,极大提升了星链全球服务能力与业务拓展。壳层4卫星主要用于填充星链一期星座LEO-2,自2021年底发射部署,至今已超3年。根据2024全年轨道数据研判与分析,LEO-2星座内卫星轨位变动次数达到318次,卫星数由1520降至1433,减少87颗。
01
星链壳层4与
星链LEO-2星座介绍
星链壳层4的卫星目标轨道为高度540km、倾角53.2度,至今已累计发射1637颗。这些卫星发射代号名称为Group 4-X,如2022-12-17发射代号为“Starlink Group 4-37”的54颗星链卫星,均属于壳层4。
星链一期星座2(LEO-2)主要由壳层4的卫星填充,根据SpaceX提交FCC的方案,LEO-2星座标称参数为:1584颗星(=22星每面*72面)、540km高度、53.2度倾角。在轨数据分析表明,构型参数为:1296颗星(=18星每面*72面)、Walker星座相位因子45、540km高度、53.2度倾角。与标称值相比,研判值在星座卫星数、面内星数方面有差异。
此外,星座申报方案中未提及备份轨位,而在轨数据结果表明,工作轨位卫星旁存在备份轨位(相位差为:后4.69度),工作与备份数量比例约为6:1。
02
星链LEO-2星座
年内轨位卫星数变化统计
2024年1月1日,工作及备份轨位卫星共1520颗,其中工作轨位1291颗,备份轨位229颗,整体工备比例为:1备5.6。至2025年1月1日,工作及备份轨位卫星共1433颗(减少87颗,合5.7%),其中工作轨位1228颗(减少63颗,合4.9%),备份轨位205颗(减少24颗,合10.5%),整体工备比例为:1备6。数据如下表所示:
表1 星链星座LEO-2轨位卫星数变化统计
类型
2024/1/1
2025/1/1
变化量
变化幅度
工作轨位卫星
1291
1228
-63
-4.9%
备份轨位卫星
229
205
-24
-10.5%
合计
1520
1433
-87
-5.7%
03
星链LEO-2星座
轨位变动事件统计分析
2024年内,星链LEO-2星座轨位变动共318次,涉及179颗卫星。其中,变动次数最小1次,最大7次。统计如下:
图1 星链LEO-2星座2024年内轨位变动次数分布
轨位变动次数仅1次的有74颗卫星,这些卫星变动事件及分布如下。可看出,星座LEO-2绝大多数卫星(共72颗)呈离轨趋势,预计2025年将有更多卫星离开。
表2 星链星座LEO-2轨位变动次数1次的类型统计
序号
轨位变动类型
发生次数
1
进入工作
1
2
进入备份
1
3
离开工作
59
4
离开备份
13
轨位变动次数2或4次的,对于全年工作备份轨位卫星数量变化无影响。而变动次数3、5、7次的,年内发生多次进入或离开,也导致了年内卫星数降低。
04
卫星2022-051Q
轨位变动事件详细情况
卫星2022-051Q在2024年内轨位变动次数最大,达7次,轨位变动事件如下:
表3 卫星2022-051Q于2024年内轨位变动事件
时间
卫星
轨道面号
相位号
轨位类型
变动类型
2024/1/25
2022-051Q
50
18
W
离开
2024/2/5
2022-051Q
50
18
W
2024/4/3
2022-051Q
50
18
W
离开
2024/4/9
2022-051Q
50
18
W
2024/5/23
2022-051Q
50
18
W
离开
2024/6/18
2022-051Q
50
18
W
2024/12/9
2022-051Q
50
18
W
离开
该卫星所处轨道面号50,在2024年初与末时整体分布对比如下:
图2 卫星2022-051Q所在轨道面号50的
2024年初与末的卫星分布对比
从卫星2022-051Q的轨道高度变化可看出轨位变动,具体如下:
图3 卫星2022-051Q于2024年内轨道高度变化
可看出该卫星自2024年后,高度维持不够稳定。1月25日轨道高度降低,而后进行了回调;在轨稳定运行2个月后,轨道高度再次降低并回调。猜测该卫星轨道保持系统已无法正常工作,最终于12月9日主动降轨,进入主动再入阶段。
05
总结分析
本文对星链壳层4卫星,及其构建的星链一期星座LEO-2进行介绍,并对该星座2024全年轨位变动情况进行统计分析。主要数据如下:
01
星链星座LEO-2实际在轨星座构型为1296颗星,2024年初工作轨位卫星1291颗,年末降至1228颗,减少63颗。
02
星 座LEO-2全年轨位变动次数318次,涉及179颗卫星。其中,变动次数最小1次,最大7次。
03
卫星2022-051Q年内轨位变动次数最多,共7次。该卫星在经过3次轨道回调后,最终于12月9日开始主动降轨,进入主动再入阶段。
本文主要以SpaceTrack公布的TLE数据为输入,基于天智巨星座系统研究平台开展分析,所得出数据对于卫星轨位变动预测、星座分阶段离轨、星上推进燃料评估等具有重要意义。
>End
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