O constelație de sateliți este un grup de sateliți artificiali care lucrează împreună ca un sistem. Spre deosebire de un singur satelit, o constelație poate oferi o acoperire globală continuă, astfel încât cel puțin un satelit să fie vizibil oriunde pe Pământ în orice moment. Sateliții sunt de obicei plasați în seturi de planuri orbitale suplimentare și sunt conectați la stații terestre distribuite uniform pe suprafața pământului . Ei pot folosi, de asemenea, comunicații inter-sateliți.
Sateliții de pe orbita Pământului medie și joasă sunt adesea desfășurați în constelații de sateliți, deoarece aria de acoperire oferită de un singur satelit acoperă doar o zonă mică care se mișcă pe măsură ce satelitul se deplasează la viteza unghiulară mare necesară pentru a-l menține pe orbită. Acoperirea continuă a unei zone necesită mulți sateliți, spre deosebire de sateliții geostaționari , unde un singur satelit, la o altitudine mult mai mare și care se deplasează cu o viteză unghiulară egală cu viteza de rotație a Pământului , asigură acoperirea continuă a unei zone mari.
Pentru unele aplicații, în special comunicațiile digitale , înălțimile mai mici ale constelațiilor oferă avantaje față de un satelit geostaționar datorită costurilor orbitale mai mici și întârzierii mai mici ale transmisiei semnalului [2] . Latența în timpul transmisiei de date dus-întors prin protocolul de internet printr-un satelit geostaționar poate fi mai mare de 600 ms, dar nu mai mult de 125 ms pentru un satelit cu orbită medie sau 30 ms pentru un sistem cu orbită joasă [3] .
Constelațiile de sateliți includ Sistemul de poziționare globală (GPS) , sistemele Galileo și GLONASS pentru navigație și geodezie , operatorii de sateliți Iridium și Globalstar și serviciul de mesagerie Orbcomm , Disaster Monitoring Constellation și RapidEye pentru teledetecție pe orbită sincronă cu soarele , sateliții de comunicații ruși Molniya și Tundra pe orbită eliptică înaltă , precum și constelații de sateliți în bandă largă lansate de Starlink și OneWeb .
Există un număr mare de grupuri, fiecare dintre ele îndeplinește o misiune specifică. De obicei, constelațiile sunt proiectate astfel încât sateliții să aibă aceleași orbite, excentricitate și înclinare , astfel încât orice perturbări să afecteze fiecare satelit în aproximativ același mod. În acest fel, geometria poate fi menținută fără întreținere excesivă a stației. Astfel, se reduce consumul de combustibil și, în consecință, se mărește durata de viață a sateliților. O altă considerație este că poziția fiecărui satelit în planul orbital oferă o distanță suficientă pentru a evita coliziunile sau interferențele la intersecțiile planului orbital. Orbitele circulare sunt populare deoarece în acest caz satelitul se află la o altitudine constantă, ceea ce necesită o putere constantă a semnalului pentru a comunica. O clasă de geometrii de orbită circulară care a devenit populară este modelul Walker Delta. Are notația corespunzătoare pentru descriere propusă de John Walker [4] :
Denumirea sa este:
i: t/p/f;
unde i este unghiul de înclinare, t este numărul total de sateliți, p este numărul de planuri egal distanțate și f este distanța relativă dintre sateliții din planurile adiacente. Modificarea anomaliei adevărate (în grade) pentru sateliții echivalenti din planurile vecine este f × 360/t.
De exemplu, sistemul de navigație Galileo este Delta lui Walker 56°: constelația 24/3/1. Aceasta înseamnă că există 24 de sateliți în 3 avioane înclinate la 56 de grade care se întind pe 360 de grade în jurul ecuatorului. „1” determină fazatul dintre avioane și modul în care sunt aranjate. Delta lui Walker este cunoscută și sub numele de rozeta lui Ballard, după o lucrare similară anterioară a lui A. G. Ballard [5] . Notația Ballard (t, p,m), unde m este un multiplu al decalajului fracționar dintre plane.