Panoramica del satellite O3b
La costellazione di satelliti O3b fornisce telecomunicazioni e backhaul dati da località remote, offrendo backhaul Internet a bassa latenza ai mercati emergenti e ai paesi in via di sviluppo attraverso una serie di satelliti in orbite equatoriali a 8.000 chilometri di altitudine.
Sono supportate velocità di dati fino a 10 Gbps da ogni satellite di prima generazione con una capacità totale superiore a 160 Gbps una volta che la costellazione operativa iniziale ha completato lo spiegamento. O3b Networks Ltd. è l’operatore di questa nuova costellazione di satelliti, che prende il nome da “the Other 3 Billion” – riferendosi alla popolazione del mondo che non ha accesso a servizi di dati a banda larga senza aiuto. Fondata nel 2007, l’azienda ha ricevuto il sostegno finanziario di giganti dell’industria come Google e SES durante la sua configurazione iniziale verso i primi lanci di satelliti prima di essere acquisita come filiale interamente controllata da SES nel maggio 2016.
La costellazione di satelliti O3b è pianificata per essere composta da otto satelliti nella sua fase iniziale prima che il numero di veicoli spaziali attivi sia raddoppiato a 16. La flotta di satelliti orbita intorno alla Terra in un’orbita terrestre media equatoriale circolare a un’altitudine di 8.063 chilometri. O3b fornisce capacità di trunking in fibra agli operatori di telecomunicazioni e backhaul direttamente alle torri 3G Cellular e WiMAX.
I primi quattro satelliti O3B sono stati lanciati dal Guiana Space Center da un razzo Soyuz ST-B il 25 giugno 2013 e sono entrati in una fase di messa in servizio e di controllo del sistema di base prima di iniziare i controlli funzionali delle loro capacità come parte di una campagna di validazione in orbita di più settimane.
Nel settembre 2013, è diventato chiaro che i transponder installati sul veicolo spaziale stavano mostrando un degrado inaspettato nella loro funzione di fornire segnali di temporizzazione necessari per il downlink dei dati dai satelliti. Questo ha spinto a ritardare il lancio del secondo lotto di satelliti da settembre 2013 a luglio 2014 per permettere la sostituzione dei componenti sospetti.
La seconda serie di quattro satelliti lanciati il 10 luglio 2014, sempre in cima a una Soyuz ST-B e O3b ha iniziato a fornire servizi operativi una volta completata la loro fase di checkout. Una terza serie di satelliti di prima generazione è decollata dalla Guyana francese il 18 dicembre 2014 per aggiungere ulteriore capacità alla costellazione che, a quel punto, aveva iniziato a fornire servizi a un certo numero di paesi africani e stati insulari remoti, così come il governo degli Stati Uniti e le navi da crociera.
Con 12 satelliti in orbita, O3b ha commutato tre del primo lotto in modalità stand-by a causa della loro caratteristica di segnale degradato per servire come backup valido nel caso in cui qualsiasi altro satellite soffra di difficoltà tecniche.
Per il 2016, ci si aspettava che le entrate annuali superassero i 100 milioni di dollari e O3b ha firmato ulteriori contratti governativi con gli Stati Uniti per fornire un servizio 365 giorni all’anno per un utente del Dipartimento della Difesa che consiste in un collegamento full duplex a 155 Mbps, un accesso al gateway di terra e un terminale di comunicazione mobile con una latenza del segnale round-trip inferiore a 200 ms.
Il segmento spaziale della costellazione O3b è progettato e prodotto da Thales Alenia Space utilizzando la piattaforma satellitare ELiTeBus che ha una vasta esperienza di volo su applicazioni in orbita bassa come i satelliti di comunicazione GlobalStar.
Ogni satellite O3b pesa 700 chilogrammi al lancio con una massa secca dell’ELiTeBus di circa 450 chilogrammi. Il bus del satellite è di forma trapezoidale, costituito da pannelli rigidi di alluminio a nido d’ape. Lo spacecraft bus fornisce tutte le risorse necessarie al carico utile, compresa la stabilità di puntamento, la capacità di propulsione, un’alimentazione stabile e connessioni dati. La piattaforma può ospitare carichi utili di oltre 300 chilogrammi che sono ospitati su un pannello terrestre che è 3,0 per 1,6 metri di dimensioni.
Il veicolo spaziale dispone di due array solari a tre segmenti dispiegabili per la generazione di energia tramite celle solari di gallio-arsenide, l’avionica è utilizzata per la distribuzione di energia e le batterie Li-Ion per l’accumulo di energia. Gli array solari sono in grado di seguire automaticamente il sole per aumentare l’esposizione. La potenza all’inizio della vita è di 2.400 watt e la potenza EOL (End Of Life) è di circa 1.700 watt con un’alimentazione nominale del carico utile di circa 1.000 watt. Sul satellite viene utilizzato un bus di alimentazione principale da 28 Volt.
La piattaforma del satellite è stabilizzata su tre assi con capacità di puntamento preciso utilizzando i dati di posizione forniti dai sensori terrestri e dai sensori solari e un’unità di misura inerziale. Un’unità GPS fornisce informazioni sulla posizione dell’orbita per consentire il calcolo della geometria del passaggio sui vari terminali di terra.
La stabilizzazione e l’attuazione dell’assetto sono realizzate utilizzando una combinazione di ruote di reazione e barre di torsione per la gestione del momento. Nel complesso, il satellite ha una precisione di conoscenza del puntamento di 0,007 gradi. La propulsione per le manovre di assetto e gli aggiustamenti/manutenzione dell’orbita è fornita da un sistema monopropellente all’idrazina contenente 141 kg di carburante che alimenta otto propulsori da 1 Newton che possono essere usati per il controllo dell’assetto, per gli scarichi di momento e per gli aggiustamenti/manutenzione dell’orbita.
Il bus ELiTe è dotato di un computer di bordo incentrato su un microprocessore LEON3, ampiamente utilizzato nelle applicazioni spaziali. Il sistema OBC fornisce il comando e il controllo di tutti i sottosistemi della piattaforma satellitare e comanda le operazioni del carico utile. Un bus dati 1553B è usato a bordo del satellite, collegando tutti i sistemi al computer e interfacciandosi anche con il sistema di comunicazione della piattaforma che opera in banda S.
Ognuno dei satelliti è dotato di sistemi ridondanti per evitare che singoli guasti causino la perdita di un veicolo spaziale. I satelliti O3b sono costruiti per una vita di progetto di dieci anni.
Il carico utile del veicolo spaziale consiste in un potente sistema di comunicazione in banda Ka. Dodici gruppi di antenne in banda Ka completamente orientabili sono montati sul ponte rivolto verso la Terra del satellite che opera alla frequenza di 4,3 GHz. Due fasci da 216 MHz sono per le connessioni gateway e 10 fasci sono per i terminali remoti. Ogni antenna fornisce un throughput di dati di 1,25 GBit/s – 600 MBit/s per up- e downlink risultando in una capacità totale di 12,5 GBit/s per satellite.
A fine 2015, O3b ha ordinato altri otto satelliti a Thales Alenia Space. O3b FM13 attraverso FM20 sono in gran parte simili ai loro predecessori, ma presentano alcuni miglioramenti delle prestazioni, pur mantenendo la compatibilità complessiva per integrarsi perfettamente all’interno della costellazione Ka-Band esistente.
Ognuna delle antenne può essere spostata in qualsiasi punto all’interno del raggio d’azione del satellite in pochi minuti per consentire una pianificazione flessibile delle sessioni di comunicazione al fine di fornire la copertura delle comunicazioni dove è necessario quando è necessario.
Il Ka-Payload utilizza la tecnologia dei ripetitori per consentire una semplice assegnazione della larghezza di banda nell’area del satellite che è di circa 700 chilometri di diametro per raggio. La configurazione flessibile del sistema fornisce la capacità di trasferimento dati inter-antenna rendendo semplice fornire soluzioni di trunking tra due o più punti.
Con la costellazione che orbita in MEO, la latenza di trasferimento dati è notevolmente inferiore se si confronta O3b con i satelliti di comunicazione geostazionari che presentano latenze di ~500 millisecondi. O3b intende fornire comunicazioni vocali con una latenza unidirezionale di 179 millisecondi e una latenza end-to-end per i servizi dati di 238ms. Per i servizi marittimi, sarà fornita una velocità di connettività di oltre 500 Mbps. La copertura ottimale è fornita tra 45 gradi di latitudine nord e sud, anche se i servizi possono essere estesi a una latitudine fino a 62 gradi.
Nel 2017, SES ha annunciato piani per un sistema di follow-on chiamato O3b mPower, impostato per aggiungere una serie di satelliti ad alta velocità alla costellazione a partire dal 2021. mPower espanderà la costellazione a copertura globale, passare i produttori a Boeing e sfruttare la tecnologia all’avanguardia per consentire alla costellazione base di sette satelliti di fornire quasi 30.000 raggi spot di comunicazione. Ulteriori dettagli possono essere trovati qui: SES ordina satelliti super potenti da Boeing per espandere i servizi a banda larga O3b
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