O3b Satellite Overview
O3b-satellitkonstellationen tillhandahåller telekommunikation och dataöverföring från avlägsna platser och erbjuder internetöverföring med låg latens till tillväxtmarknader och utvecklingsländer genom en serie satelliter i ekvatoriala banor på 8 000 kilometers höjd.
Datahastigheter på upp till 10 Gbit/s stöds av varje satellit av den första generationen med en total kapacitet på mer än 160 Gbit/s när den första operativa konstellationen väl har slutfört sin utbyggnad. O3b Networks Ltd. är operatören av denna nya satellitkonstellation, som är uppkallad efter ”the Other 3 Billion” (de andra 3 miljarderna) – med hänvisning till den befolkning i världen som inte har tillgång till bredbandsdatatjänster utan hjälp. Företaget grundades 2007 och fick finansiellt stöd från branschjättar som Google och SES under den inledande uppbyggnaden mot de första satellituppskjutningarna innan det förvärvades som ett helägt dotterbolag till SES i maj 2016.
Satellitkonstellationen O3b planeras bestå av åtta satelliter i sin inledande fas innan antalet aktiva rymdfarkoster fördubblas till 16. Satellitflottan kretsar runt jorden i en cirkulär, ekvatorial medium jordbana på en höjd av 8 063 kilometer. O3b tillhandahåller fiberliknande trunkingkapacitet till telekomoperatörer och backhaul direkt till 3G-cellulär- och WiMAX-torn.
De fyra första O3B-satelliterna sköts upp från Guiana Space Center med en Soyuz ST-B-raket den 25 juni 2013 och gick in i en fas för driftsättning och kontroll av kärnsystemet innan funktionskontroller av deras kapacitet påbörjades som en del av en flera veckor lång validerings-kampanj i omloppsbana.
I september 2013 stod det klart att de transpondrar som installerats på rymdfarkosterna uppvisade en oväntad försämring i sin funktion att tillhandahålla tidssignaler som krävs för nedlänkning av data från satelliterna. Detta ledde till att uppskjutningen av den andra omgången satelliter försenades från september 2013 till juli 2014 för att de misstänkta komponenterna skulle kunna bytas ut.
Den andra uppsättningen av fyra satelliter som sköts upp den 10 juli 2014, även den på en Sojuz ST-B och O3b, började leverera operativa tjänster när deras checkout-fas var klar. En tredje uppsättning första generationens satelliter lyfte från Franska Guyana den 18 december 2014 för att lägga till ytterligare kapacitet till konstellationen som vid den tidpunkten hade börjat leverera tjänster till ett antal afrikanska länder och avlägsna ö-stater samt till den amerikanska regeringen och kryssningsfartyg.
Med 12 satelliter i omloppsbana bytte O3b ut tre från den första omgången till standby-läge på grund av deras försämrade signalegenskaper för att fungera som livskraftiga reservsystem ifall någon annan satellit skulle drabbas av tekniska problem.
Under 2016 förväntades de årliga intäkterna överstiga 100 miljoner dollar och O3b tecknade ytterligare regeringskontrakt med USA för att leverera en tjänst 365 dagar om året till en användare inom försvarsdepartementet som består av en full duplex 155 Mbps-länk, tillgång till en markbaserad gateway och en mobilkommunikationsterminal med en latenstid för signaler tur och retur på under 200 ms.
Rymdsegmentet i O3b-konstellationen utformas och tillverkas av Thales Alenia Space med hjälp av ELiTeBus-satellitplattformen, som har ett omfattande flyghistoriskt arv från tillämpningar i låg omloppsbana runt jorden, t.ex. kommunikationssatelliterna GlobalStar.
Varje O3b-satellit väger 700 kg vid uppskjutningen, med en torrvikt för ELiTeBus på cirka 450 kg. Satellitbussen är trapetsformad och består av styva aluminiumhoneycomb-paneler. Satellitbussen ger alla nödvändiga resurser till nyttolasten, inklusive riktningsstabilitet, framdrivningskapacitet, en stabil strömförsörjning och dataanslutningar. Plattformen kan ta emot nyttolaster på mer än 300 kilo som placeras på en jordpanel som är 3,0 gånger 1,6 meter stor.
Rymdfarkosten är utrustad med två utplacerbara solfångare med tre segment för kraftgenerering via gallium-arsenid-solceller, flygelektronik används för kraftdistribution och Li-Ion-batterier för kraftlagring. Solfångarna kan automatiskt följa solen för att öka exponeringen. Vid livets början är effekten 2 400 watt och vid livets slut cirka 1 700 watt, med en nominell kraftförsörjning för nyttolasten på cirka 1 000 watt. En 28-volts huvudströmbuss används på satelliten.
Satellitplattformen är stabiliserad med tre axlar och har möjlighet till exakt inriktning med hjälp av positionsdata som tillhandahålls av jordsensorer samt fina solsensorer och en tröghetsmätningsenhet. En GPS-enhet ger information om banans position för att möjliggöra beräkning av passgeometri över de olika markterminalerna.
Stabilisering och attitydreglering sker med hjälp av en kombination av reaktionshjul och momentstänger för momenthantering. Totalt sett har satelliten en riktkunskapsnoggrannhet på 0,007 grader. Framdrivning för attitydmanövrar och banjusteringar/underhåll tillhandahålls av ett hydrazinmonopropellantsystem som innehåller 141 kg bränsle som matar åtta 1-Newton-thrusters som kan användas för attitydkontroll, momentumdumpning och banjusteringar/underhåll.
EliTe-bussen är utrustad med en omborddator som är centrerad kring en LEON3-mikroprocessor som används ofta i rymdtillämpningar. OBC-systemet ger ledning och kontroll av alla delsystem i satellitplattformen och styr nyttolastoperationer. En 1553B-databuss används ombord på satelliten och ansluter alla system till datorn och även till plattformens kommunikationssystem som fungerar i S-bandet.
Varje satellit är utrustad med redundanta system för att förhindra att enstaka fel orsakar förlusten av en rymdfarkost. O3b-satelliterna är byggda för en konstruktionslivslängd på tio år.
Rymdfarkostens nyttolast består av ett kraftfullt Ka-bandkommunikationssystem. Tolv helt styrbara Ka-bandsantennaggregat är monterade på satellitens jordvända däck och arbetar på frekvensen 4,3 GHz. Två 216 MHz-strålar är avsedda för gateway-anslutningar och tio strålar är avsedda för fjärrterminaler. Varje antenn ger en dataöverföring på 1,25 GBit/s – 600 MBit/s för upp- och nedlänkning, vilket ger en total kapacitet på 12,5 GBit/s per satellit.
I slutet av 2015 beställde O3b ytterligare åtta satelliter från Thales Alenia Space. O3b FM13 till FM20 liknar i stort sett sina föregångare, men har vissa prestandaförbättringar samtidigt som den övergripande kompatibiliteten bibehålls för att sömlöst integreras i den befintliga Ka-bandskonstellationen.
Varje antenn kan flyttas till vilken punkt som helst inom satellitens räckvidd inom några minuter för att möjliggöra en flexibel planering av kommunikationssessioner i syfte att tillhandahålla pendeltäckning där den behövs när den behövs.
Ka-Payload använder repeaterteknik för att möjliggöra en okomplicerad fördelning av bandbredd i satellitens fotavtryck, som har en diameter på cirka 700 kilometer per stråle. Systemets flexibla konfiguration ger möjlighet till dataöverföring mellan antennerna, vilket gör det enkelt att tillhandahålla enkla trunkinglösningar mellan två eller flera punkter.
Med konstellationen i omloppsbana i MEO är dataöverföringsfördröjningen betydligt lägre om man jämför O3b med geostationära kommunikationssatelliter som har en fördröjning på ~500 millisekunder. O3b har för avsikt att tillhandahålla röstkommunikation med en latens i en riktning på 179 millisekunder och en latens från början till slut för datatjänster på 238 ms. För maritima tjänster kommer en anslutningshastighet på mer än 500 Mbps att tillhandahållas. Optimal täckning tillhandahålls mellan 45 grader nordlig och sydlig latitud, även om tjänsterna kan utökas till en latitud på upp till 62 grader.
2017 tillkännagav SES planer på ett uppföljningssystem kallat O3b mPower, som ska komplettera konstellationen med en rad satelliter med hög genomströmning från och med 2021. mPower kommer att utöka konstellationen till global täckning, byta tillverkare till Boeing och utnyttja den senaste tekniken för att göra det möjligt för den grundläggande sju-satellitkonstellationen att leverera nästan 30 000 kommunikationsspotstrålar. Ytterligare information finns här: SES beställer superstarka satelliter från Boeing för att utöka O3b bredbandstjänster