星链系统星座构型维持策略分析
DTC-53星座是星链最早发射部署的手机直连星座（2024年1月至2024年12月），于2024年内累计发射337颗卫星。末发距今已超9个月，近期也无新的发射计划。经研判分析，DTC-53构型参数为：高度359.7km、倾角53.16度、24个轨道面、每面13颗星、相位因子6，共312颗卫星。目前，在轨稳定运行的卫星315颗，多数都位于所研判构型的标准位置上，部分卫星位于其他轨道面，位于24面向48面的加密部署的轨道面上。在轨卫星位置与研判构型位置分布如下：
星链手机直连服务已在美国、加拿大等多个国家开通服务。现有V1.5、V2.0 Mini卫星多数在550km高度附近的轨道运行，而DTC-53星座的卫星运行高度359.7km，低了近200km。这导致了近地空间大气阻力更明显，卫星轨道高度平均每天衰减350~400米。为保持星座在轨稳定运行与通信服务，该星座中各卫星需进行频繁机动爬升以实现整星座的构型维持。机动爬升时刻，DTC卫星对地通信、星间激光通信受到影响，因而如何在满足现有用户服务下，实施整个星座的构型维持计划至关重要。研究发现，星链星座构型维持策略有如下规律：卫星1天内执行4次机动，6小时机动一次（见图2）；同轨道面内卫星机动时刻集中，在一圈次内完成（见图2）；图2 星链手机直连星座轨道面19上的13颗卫星机动时刻分布如对星座轨道面号19上的13颗卫星而言，在2天内均机动8次。对相邻相位卫星机动时刻的时差做统计如左图，可看出面内相邻卫星间机动时刻相近，且时差最大不超过1.5小时，在卫星运行1个圈次内。
图3 星链手机直连卫星机动时刻对应星下点位置
对在轨稳定运行卫星机动时刻对应的星下点（蓝色点）分析，可看出在集中东太平洋、大西洋、印度洋及西太平洋上空等海上区域，最小化由于机动爬升导致的服务中断时间。部分卫星在其他弧段执行机动，推测这些区域无用户，或机动时也不影响用户服务（有其他卫星服务）。为进行对比分析，对爬升中的星链卫星starlink-11334机动时刻对应星下点（红色点）则无此规律。综上，星链星座由于低轨道高度运行，需频繁进行轨道机动以实现构型维持，为全球超700万用户提供稳定可靠服务。基于星链卫星轨道数据处理分析，对其星座构型维持策略开展分析，可有效支撑后续机动预测等工作。
图2 星链手机直连星座轨道面19上的13颗卫星机动时刻分布如对星座轨道面号19上的13颗卫星而言，在2天内均机动8次。对相邻相位卫星机动时刻的时差做统计如左图，可看出面内相邻卫星间机动时刻相近，且时差最大不超过1.5小时，在卫星运行1个圈次内。
