可以將其視為一個(gè)天體游戲：要看到地球上的每個(gè)點(diǎn)，最少需要多少顆衛(wèi)星?這些衛(wèi)星將如何在軌道上保持24/7連續(xù)覆蓋，同時(shí)又與地球的重力場(chǎng)，塊狀質(zhì)量，太陽和月亮的吸引力以及太陽輻射的壓力相抗衡?

在1980年代中期，研究員John E. Draim提出了一種通常被認(rèn)為是理想的解決方案：四星星座。但是，將衛(wèi)星保持在原位所需的推進(jìn)劑數(shù)量以及隨之而來的成本使這種配置不可行。

現(xiàn)在，由美國(guó)康奈爾大學(xué)工程學(xué)教授約瑟夫·C·福特教授帕特里克·里德(Patrick Reed)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)家科學(xué)基金會(huì)贊助的合作，發(fā)現(xiàn)了使四衛(wèi)星星座成為可能的因素的正確組合，這將推動(dòng)電信，導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展。和遙感。而且，研究人員巧妙地做到了這一點(diǎn)，方法是使通常會(huì)使衛(wèi)星退化的力反而對(duì)他們有利。

“我們遇到的一個(gè)有趣的問題是，我們是否可以真正改變那些力量?我們可以對(duì)它進(jìn)行降級(jí)，而不是使系統(tǒng)降級(jí)，而是使星座從這些力量中收集能量并利用它們進(jìn)行主動(dòng)控制嗎?”里德說。

他們的論文“低成本衛(wèi)星星座幾乎連續(xù)覆蓋全球”，于1月10日發(fā)表在《自然通訊》上。

里德開發(fā)的基于AI的進(jìn)化計(jì)算搜索工具非常適合解決衛(wèi)星放置和管理的眾多復(fù)雜問題。

在這個(gè)項(xiàng)目中，里德(Reed)與航空航天公司的研究人員合作，將他的算法知識(shí)與公司在尖端天體物理學(xué)，運(yùn)營(yíng)物流和模擬方面的專業(yè)知識(shí)相結(jié)合。

為了篩選成千上萬個(gè)可能的軌道和擾動(dòng)組合，研究小組使用了伊利諾伊大學(xué)香檳分校的Blue Waters超級(jí)計(jì)算機(jī)。Reed說，Blue Waters將300或400年的計(jì)算探索壓縮為大約一個(gè)月的實(shí)際計(jì)算。

他們將星座設(shè)計(jì)推向兩個(gè)可以在24或48小時(shí)內(nèi)運(yùn)行的模型，并分別連續(xù)覆蓋了全球86%和95%的區(qū)域。雖然從理論上講100%的性能覆蓋范圍是理想的，但研究人員發(fā)現(xiàn)，僅犧牲5%-14%的能量，就可以從相同的引力和太陽輻射力中獲取能量，這通常會(huì)使衛(wèi)星星座壽命短且難以被吸收?？刂?。