O3b-satelliitin yleiskatsaus
O3b-satelliittikonstellaatio tarjoaa televiestintä- ja datayhteyksiä syrjäisistä paikoista ja tarjoaa matalan viiveen Internet-yhteyksiä kehittyville markkinoille ja kehitysmaihin 8 000 kilometrin korkeudessa päiväntasaajan kiertoradalla olevien satelliittien avulla.
Kunkin ensimmäisen sukupolven satelliitin datanopeudet ovat jopa 10 Gbps, ja kokonaiskapasiteetti on yli 160 Gbps, kunhan alustava toimintakykyinen satelliittikonstellaatio on otettu käyttöön. O3b Networks Ltd. on tämän uuden satelliittikonstellaation operaattori, joka on saanut nimensä ”The Other 3 Billion” (Kolmen miljardin muun) mukaan – viitaten siihen maailman väestöön, jolla ei ole ilman apua mahdollisuutta käyttää laajakaistaisia datapalveluja. Vuonna 2007 perustettu yritys sai taloudellista tukea alan jättiläisiltä, kuten Googlelta ja SES:ltä, alkuvaiheen perustamisvaiheessa kohti ensimmäisiä satelliittilaukaisuja, ennen kuin se ostettiin SES:n kokonaan omistamaksi tytäryhtiöksi toukokuussa 2016.
O3b-satelliittikonstellaation on suunniteltu koostuvan alkuvaiheessa kahdeksasta satelliitista ennen kuin aktiivisten satelliittien määrä kaksinkertaistetaan 16:een. Satelliittilaivasto kiertää Maata ympyränmuotoisella, päiväntasaajan suuntaisella keskipitkällä Maan kiertoradalla 8 063 kilometrin korkeudessa. O3b tarjoaa kuitutyyppistä runkokapasiteettia teleoperaattoreille ja takaisinkuljetusta suoraan 3G-matkapuhelin- ja WiMAX-torneihin.
Neljä ensimmäistä O3B-satelliittia laukaistiin Guyanan avaruuskeskuksesta Sojuz ST-B -raketilla 25. kesäkuuta 2013, ja ne siirtyivät käyttöönotto- ja ydinjärjestelmän tarkistusvaiheeseen, ennen kuin niiden toimintojen toiminnalliset tarkistukset alkoivat osana usean viikon mittaista kiertoradalla toteutettua validointikampanjaa.
Syyskuussa 2013 kävi selväksi, että avaruusaluksiin asennetut transponderit osoittivat odottamatonta heikkenemistä toiminnassaan, jolla ne toimittavat satelliittien datan alaslähetykseen tarvittavia ajoitussignaaleja. Tämän vuoksi toisen satelliittierän laukaisua lykättiin syyskuulta 2013 heinäkuulle 2014, jotta epäilyttävät komponentit voitiin vaihtaa.
Neljän satelliitin toinen sarja laukaistiin 10. heinäkuuta 2014 niin ikään Sojuz ST-B:n ja O3b:n kyydissä, ja ne alkoivat toimittaa operatiivisia palveluja, kun niiden tarkistusvaihe oli saatu päätökseen. Kolmas joukko ensimmäisen sukupolven satelliitteja lähti liikkeelle Ranskan Guayanasta 18. joulukuuta 2014 lisäämään lisäkapasiteettia tähdistöön, joka siihen mennessä oli alkanut tarjota palveluja useille Afrikan maille ja syrjäisille saarivaltioille sekä Yhdysvaltain hallitukselle ja risteilyaluksille.
O3b:n kiertoradalla oli nyt 12 satelliittia, ja niiden heikentyneen signaalin vuoksi O3b kytki ensimmäisestä erästä kolme satelliittia valmiustilaan, jotta ne toimisivat käyttökelpoisina varasatelliitteina siltä varalta, että jokin muu satelliitti kärsii teknisistä ongelmista.
Vuoteen 2016 mennessä vuotuisen liikevaihdon odotettiin ylittävän 100 miljoonaa dollaria, ja O3b allekirjoitti lisäsopimuksia Yhdysvaltain hallituksen kanssa toimittaakseen puolustusministeriön käyttäjälle 365 päivää vuodessa toimivan palvelun, joka koostuu 155 Mbps:n täysduplex-linkistä, maayhteyskäytävästä ja matkaviestintäpäätelaitteesta, jonka signaalin edestakaisen siirtymisen viive on alle 200 ms.
O3b-konstellaation avaruussegmentin on suunnitellut ja valmistanut Thales Alenia Space hyödyntäen ELiTeBus-satelliittialustaa, jolla on laaja lentokokemus matalalla Maan kiertoradalla toimivista sovelluksista, kuten GlobalStar-tietoliikennesatelliiteista.
Jokainen O3b-satelliitti painaa laukaisuvaiheessa 700 kilogrammaa, ja ELiTeBus-satelliitin kuivamassan ollessa noin 450 kilogrammaa. Satelliittiväylä on muodoltaan puolisuunnikkaan muotoinen, ja se koostuu jäykistä alumiinisista hunajakennopaneeleista. Avaruusaluksen väylä tarjoaa hyötykuormalle kaikki tarvittavat resurssit, kuten suuntausvakauden, työntövoiman, vakaan virransyötön ja datayhteydet. Alustaan mahtuu yli 300 kilogramman hyötykuormia, jotka sijaitsevat 3,0 x 1,6 metrin kokoisella maapaneelilla.
Avaruusaluksessa on kaksi käyttöönotettavaa kolmisegmenttistä aurinkopaneelia sähköntuotantoa varten gallium-arsenidi-aurinkokennojen avulla, tehonjakelussa käytetään avioniikkaa ja tehonvarastointiin Li-Ion-akkuja. Aurinkopaneelit kykenevät automaattiseen auringonseurantaan altistumisen lisäämiseksi. Elinkaaren alkuvaiheen teho on 2 400 wattia ja EOL-teho (End Of Life) on noin 1 700 wattia, ja hyötykuorman nimellisteho on noin 1 000 wattia. Satelliitissa käytetään 28 voltin päävirtaväylää.
Satelliittialusta on kolmiakselivakautettu, ja se pystyy tarkkaan suuntaamaan satelliitin käyttäen Maan antureiden sekä hienojakoisten aurinkoantureiden ja inertiamittausyksikön tuottamaa paikkatietoa. GPS-yksikkö antaa kiertoradan sijaintitiedot, joiden avulla voidaan laskea kulkugeometriaa eri maapäätteiden yli.
Vakauttaminen ja asennon säätäminen tapahtuu käyttämällä reaktiopyörien ja momenttitankojen yhdistelmää momentinhallintaan. Kaiken kaikkiaan satelliitin suuntaustiedon tarkkuus on 0,007 astetta. Asennonohjausmanööverien ja kiertoradan säätöjen/huollon käyttövoimana toimii hydratsiinimonopolttoainejärjestelmä, jossa on 141 kg polttoainetta, joka ruokkii kahdeksaa 1-Newtonin työntömoottoria, joita voidaan käyttää asennonohjaukseen, vauhtityhjennyksiin ja kiertoradan säätöihin/huoltoon.
EUTe-väylässä on LEON3-mikroprosessorin ympärille sijoitettu tietokone, jota käytetään laajasti avaruussovelluksissa. OBC-järjestelmä huolehtii satelliittialustan kaikkien osajärjestelmien ohjauksesta ja valvonnasta ja ohjaa hyötykuorman toimintaa. Satelliitissa käytetään 1553B-tiedonsiirtoväylää, joka yhdistää kaikki järjestelmät tietokoneeseen ja on myös yhteydessä alustan viestintäjärjestelmään, joka toimii S-kaistalla.
Jokaiseen satelliittiin on asennettu redundanttiset järjestelmät, joiden avulla estetään yksittäisten vikojen aiheuttama avaruusaluksen menetys. O3b-satelliitit on rakennettu kymmenen vuoden käyttöiäksi.
Avaruusaluksen hyötykuorma koostuu tehokkaasta Ka-Band-viestintäjärjestelmästä. Satelliitin Maahan päin olevaan kanteen on asennettu kaksitoista täysin ohjattavaa Ka-Band-antennikokoonpanoa, jotka toimivat 4,3 GHz:n taajuudella. Kaksi 216 MHz:n sädettä on tarkoitettu yhdyskäytäväyhteyksiä varten ja 10 sädettä etäpäätteitä varten. Kukin antenni tarjoaa 1,25 GBit/s – 600 MBit/s tiedonsiirtonopeuden ylös- ja alaspäin, jolloin satelliitin kokonaiskapasiteetti on 12,5 GBit/s.
Vuoden 2015 lopulla O3b tilasi Thales Alenia Spacelta kahdeksan satelliittia lisää. O3b FM13-FM20-satelliitit ovat pitkälti samankaltaisia kuin edeltäjänsä, mutta niissä on joitain suorituskykyparannuksia, mutta niiden yleinen yhteensopivuus on säilytetty, jotta ne voidaan integroida saumattomasti olemassa olevaan Ka-band-konstellaatioon.
Jokainen antenni voidaan siirtää minuuttitolkulla mihin tahansa pisteeseen satelliitin kantaman sisällä, mikä mahdollistaa joustavan viestintäistuntosuunnittelun, jotta kommunikaatiopeitto saadaan sinne, missä sitä tarvitaan, silloin kun sitä tarvitaan.
Ka-Payload käyttää toistintekniikkaa, joka mahdollistaa kaistanleveyden suoraviivaisen jakamisen satelliitin jalanjäljessä, joka on halkaisijaltaan noin 700 kilometriä per säde. Järjestelmän joustava konfiguraatio tarjoaa mahdollisuuden antennien väliseen tiedonsiirtoon, mikä helpottaa yksinkertaisten trunking-ratkaisujen tarjoamista kahden tai useamman pisteen välillä.
Kaap-järjestelmän kiertoradan ollessa MEO-alueella tiedonsiirron viive on huomattavasti alhaisempi verrattaessa O3b:tä geostationaarisiin tietoliikennesatelliitteihin, joiden viive on ~500 millisekuntia. O3b aikoo tarjota puheviestintää 179 millisekunnin yhdensuuntaisella viiveellä ja 238 ms:n päästä päähän -viiveellä datapalveluissa. Meriliikennepalveluissa yhteysnopeus on yli 500 Mbit/s. Optimaalinen kattavuus tarjotaan 45 pohjoisen ja eteläisen leveyspiirin välillä, mutta palveluja voidaan laajentaa jopa 62 leveyspiirille.
SES ilmoitti vuonna 2017 suunnitelmista O3b mPower -nimisestä jatkojärjestelmästä, jonka on määrä lisätä sarja suuritehoisia satelliitteja tähdistöön vuodesta 2021 alkaen. mPower laajentaa tähdistön globaaliin kattavuuteen, vaihtaa valmistajan Boeingiin ja hyödyntää uusinta teknologiaa, jonka avulla seitsensatelliittinen perussatelliitti pystyy toimittamaan lähes 30000 tietoliikennepistepalkkia. Lisätietoja löytyy täältä: SES tilaa Boeingilta supertehokkaita satelliitteja O3b-laajakaistapalvelujen laajentamiseksi
.