Konstellációk kora
(Rovat: Navigáció és térképészet, Kis űreszközök nagy szerepe , Lássuk és halljuk egymást - 2009.04.25 09:00.)

Az űrkutatásban egyre inkább elterjed, hogy egy bizonyos feladatot nem egyetlen, hanem egy közös rendszert alkotó több műholddal oldanak meg.

A csillagos égen a konstellációk (más néven csillagképek) olyan, közel azonos irányban látszó – de az esetek többségében más-más távolságban, egymástól távol levő – csillagokból állnak, amelyeket a régi civilizációk megszemélyesítettek. A csillagképek nevüket az általuk kirajzolni vélt alakokról (például mitológiai személyekről, állatokról, tárgyakról) kapták. Az űrkutatásban valami mást értünk konstelláció alatt.

A legismertebb példa talán a navigációs műholdrendszereké. A GPS-t (Global Positioning System) az Egyesült Államok légiereje hozta létre az amerikai iparra támaszkodva. A GPS jelenleg kb. 30 Navstar műhold működésén alapul, amelyek közel kör alakú pályákon, a földfelszín felett 20 ezer km magasban keringenek. Ezeket a pályákat hat különböző pályasíkban rendezték el. A műholdak e síkokban, többé-kevésbé egyenletesen elosztva keringenek a Föld körül. A GPS holdak pontos atomórákkal vannak felszerelve. A földi felhasználók vevőkészülékeit rádiójelek révén érik el. Így tudják szinkronizálni az órákat, a kódolt jelek futási ideje alapján pedig a vevő térbeli helyzete kiszámítható. Ehhez egyidőben legalább négy GPS holdat kell megfigyelni, lehetőleg egymástól minél távolabb eső irányokból. Így máris világos, hogy miért van szükség a Föld körül több műholdra. A konstellációt úgy kellett kialakítani, hogy a földfelszín bármely pontjáról lehetőleg mindig látszódjon a helymeghatározási feladat megoldásához elegendő számú műhold.

A GPS műholdak pályaelrendezésének vázlata.

Egészen hasonló elven működnek ill. készülnek más navigációs műholdrendszerek is. Az orosz GLONASSZ 24 tervezett műholdja 19 100 km magas pályákon kering, három pályasíkban. A rendszer jelenleg még nem épült ki teljesen, nem gyújt világszerte jó lefedettséget, de erre már csak 2010-ig kell várnunk. A következő évtizedben két másik navigációs műholdrendszer készülhet el, az európai Galileo (30 műhold, 23 600 km magasságban) és a kínai Beidou (más néven Compass; 30 műhold 21 600 km magasságban, kiegészítve geostacionárius holdakkal). Mivel mindegyikük hasonló, világszerte törekszenek arra, hogy a felhasználók vevőberendezései az összes műholdas navigációs rendszer jeleit képesek legyenek értelmezni. Így a 2010-es évtized közepére hatalmas konstelláció állhat össze: a globális navigációs műholdrendszerek (GNSS) holdjainak összesített száma jócskán meghaladhatja a százat!

A műhold-konstellációk másik fontos alkalmazási területe a távközlés. Az 1990-es években az ipar és a befektetők nagy lehetőséget láttak az alacsony Föld körüli pályára állítható távközlési műholdakban. Ezek adatátviteli szolgáltatásokat nyújthattak a földfelszíni előfizetőknek, akár mobil földi készülékek használóinak is. A rendszerek közül a leginkább nagyratörő az Iridium volt, amely több mint 3 milliárd eurónak megfelelő összegért 66 műholdat állított pályára. Az üzleti terv nem jött be, a globális műholdrendszert üzemeltető cég csődbe ment. Az Iridiumot új kezekben – és az amerikai hadügyminisztériumtól származó megrendelések segítségével – sikerült életben tartani. A rendszer műholdas mobiltelefonos, tengeri és légi távközlési szolgáltatásai magas földrajzi szélességeken (a sarkvidékek környékén) is elérhetők, a műholdpályák kialakításának köszönhetően. Már tervbe vették a konstelláció felújítását, a Next nevű program keretében.

Az alacsony pályán keringő, ezért gyorsan mozgó Iridium holdakból azért kell sok, hogy mindig legyen a látómezőben olyan műhold, amelyen keresztül a földi távközlési eszközökről el lehet érni a rendszert.

Kevésbé összetett, nem annyira költséges, és inkább a sűrűbben lakott vidékek lefedését célzó műholdas mobil távközlési rendszer a Globalstar, az Iridium egyik fő versenytársa. A 48 műholdból álló konstelláció holdjait az eredetileg tervezettnél hamarabb kell új űreszközökkel felváltani. A 15 éves élettartamú, nagyobb kapacitású műholdakat már megrendelték. Egy harmadik cég, az Orbcomm összesen 30 darab M2M (Machine-to-Machine) műholdat üzemeltet. Ezeket főleg közlekedési, szállítási vállalatok használják a járműveik és egységeik közötti közvetlen adattovábbításra, flottamenedzselésre. Már elkészültek a 18 második generációs műholdra (O2G, Orbcomm Second Generation) szóló megrendeléssel. Tavaly nyár óta dolgoznak az O3b (Other 3 billion) projekt előkészítésén. Mint a neve is mutatja, ennek célja az volna, hogy újabb 3 milliárd embert érjenek el szélessávú internettel, akiket a földi hálózatok nem tudnak kiszolgálni. A 16 darab kis (700 kg tömegű) műhold 8000 km magas egyenlítői pályára kerülne, a rendszer 2011-től kezdene működni. A konstelláció első felének gyártására ugyancsak leadták már a megrendelést.

Végül, de nem utolsó sorban olyan célokra is alkalmaznak műhold-konstellációkat, ahol fontos a földfelszín folyamatos megfigyelése. Ilyen például a környezeti monitorozás, vagy a katonai felderítés. A brit Surrey Satellite Technology cég (SSTL) vállalta az úttörő szerepet a katasztrófa-megfigyelő műholdrendszerrel (Disaster Monitoring Constellation, DMC). Az ötlet alapja, hogy az SSTL számos földmegfigyelő műholdat készített. Az algériai Alsat-1, a nigériai Nigeriasat-1, a török Bilsat-1, a kínai Beijing-1, az angol UK-DMC-1, valamint a hamarosan pályára kerülő spanyol Deimos-1 és angol angol UK-DMC-2 együttműködve sokkal többre képesek, mint egyenként, hiszen egyidőben szemmel tudják tartani a Föld legnagyobb részét. Az elmúlt évben Németország is létrehozott két kisebb műholdrendszert. Az öt SAR-Lupe radaros hold elsősorban katonai felderítésre szolgál, a kereskedelmi műholdfelvételek készítésére alkalmas RapidEye holdak pedig optikai tartományban működnek.

A Francia Űrügynökség (CNES) érdekes új elképzelése az e-CORCE, amely 400 ezer eurós költséggel 2014-re lehet működőképes. Összesen 13 kis műholdból állna, amelyek egyméteres felbontással fényképeznék a Föld felszínét. A képeket az interneten terjesztenék, egy hetes frissítési gyakorisággal. E kereskedelmi szolgáltatáshoz három alapvető dolog szükséges: egyszerű, olcsó, mindössze 40 kg-os műholdak, az adatokat gyűjtő globális földi követőállomás-hálózat, és a 28 km széles sávokról készült digitális képek hatékony tömörítése. (CNES Magazine, 2009. január)

A francia e-CORCE egy „globális webkamera” lenne, 13 mikroműholddal és 50 földi vevőállomással. (Kép: CNES)