कम-कक्षा वाले उपग्रह जल्द ही दुनिया भर में लाखों लोगों को उच्च गति संचार तक पहुंच प्रदान कर सकते हैं, लेकिन उपग्रहों की क्षमता एक तकनीकी सीमा के कारण अवरुद्ध हो गई है - उनके एंटीना ऐरे एक समय में केवल एक उपयोगकर्ता को ही प्रबंधित कर सकते हैं।

एक-से-एक अनुपात का मतलब है कि कंपनियों को व्यापक कवरेज प्रदान करने के लिए या तो कई उपग्रहों के समूह, या कई सरणियों वाले बड़े व्यक्तिगत उपग्रहों को लॉन्च करना होगा।दोनों विकल्प महंगे हैं, तकनीकी रूप से जटिल हैं, और कक्षाओं में भीड़भाड़ हो सकती है।

उदाहरण के लिए, स्पेसएक्स ने "तारामंडल" मार्ग अपनाया।इसके नेटवर्क, स्टारलिंक में वर्तमान में कम-पृथ्वी कक्षा में 6,000 से अधिक उपग्रह शामिल हैं, जिनमें से आधे से अधिक पिछले कुछ वर्षों में लॉन्च किए गए थे।स्पेसएक्स का लक्ष्य आने वाले वर्षों में हजारों और लॉन्च करने का है।

अब, प्रिंसटन इंजीनियरिंग और ताइवान में यांग मिंग चियाओ तुंग विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक ऐसी तकनीक का आविष्कार किया है जो कम-कक्षा उपग्रह एंटेना को एक साथ कई उपयोगकर्ताओं के लिए सिग्नल प्रबंधित करने में सक्षम बनाती है, जिससे आवश्यक हार्डवेयर में भारी कमी आती है।

में एककागज़, जिसका शीर्षक "मल्टीपल लो अर्थ ऑर्बिट सैटेलाइट्स के साथ संचार के लिए भौतिक बीम शेयरिंग" है, 27 जून को प्रकाशित हुआ।एकल प्रोसेसिंग पर आईईई ट्रांजैक्शंस, शोधकर्ता एकल-उपयोगकर्ता सीमा को पार करने का एक तरीका बताते हैं।यह रणनीति रेडियो तरंगों की किरण को ठीक वहीं निर्देशित करने के लिए एंटीना सरणियों को स्थापित करके संचार को मजबूत करने की एक सामान्य तकनीक पर आधारित है जहां इसकी आवश्यकता होती है।

प्रत्येक किरण सिग्नल के रूप में टेक्स्ट या फ़ोन कॉल जैसी जानकारी ले जाती है।जबकि स्थलीय प्लेटफार्मों पर एंटीना सरणियाँ जैसेसेल टावर्सप्रति बीम कई सिग्नलों को प्रबंधित कर सकता है, निम्न-कक्षा उपग्रह केवल एक को संभाल सकता है।

उपग्रहों की 20,000 मील प्रति घंटे की गति और लगातार बदलती स्थिति के कारण कई सिग्नलों को बिना उलझाए संभालना लगभग असंभव हो जाता है।

माइकल हेनरी के सह-लेखक एच. विंसेंट पूअर ने कहा, "एक सेल टावर के लिए राजमार्ग पर 60 मील प्रति घंटे की गति से चलने वाली कार के साथ संचार करने के लिए, डेटा के आदान-प्रदान की दर की तुलना में, कार बहुत ज्यादा नहीं चलती है।"प्रिंसटन में इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग में स्ट्रेटर यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर।"लेकिन ये उपग्रह वहां बने रहने के लिए बहुत तेजी से आगे बढ़ रहे हैं, इसलिए उनके बारे में जानकारी तेजी से बदल रही है।"

उस सीमा से निपटने के लिए, शोधकर्ताओं ने अतिरिक्त हार्डवेयर की आवश्यकता के बिना एकल एंटीना सरणी से ट्रांसमिशन को कई बीमों में प्रभावी ढंग से विभाजित करने के लिए एक प्रणाली विकसित की।यह उपग्रहों को प्रति एकल उपयोगकर्ता की सीमा को पार करने की अनुमति देता हैएंटीनासरणी.सह-लेखक शांग-हो (लॉरेंस) त्साई, यांग मिंग चियाओ तुंग विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर, ने कई बल्बों पर भरोसा किए बिना टॉर्च से दो विशिष्ट किरणों को चमकाने के दृष्टिकोण की तुलना की।

"अब, हमें केवल एक बल्ब की आवश्यकता है," उन्होंने कहा।"इसका मतलब लागत और बिजली की खपत में भारी कमी है।"

कम एंटेना वाले नेटवर्क का मतलब कम उपग्रह, छोटे उपग्रह या दोनों हो सकते हैं।त्साई ने कहा, "एक पारंपरिक कम पृथ्वी कक्षा उपग्रह नेटवर्क को अकेले संयुक्त राज्य अमेरिका को कवर करने के लिए 70 से 80 उपग्रहों की आवश्यकता हो सकती है।""अब, यह संख्या घटाकर शायद 16 की जा सकती है।"

पूअर के अनुसार, नई तकनीक को मौजूदा उपग्रहों में शामिल किया जा सकता है जो पहले से ही निर्मित हैं।"लेकिन एक प्रमुख लाभ यह है कि आप एक सरल उपग्रह डिज़ाइन कर सकते हैं," उन्होंने कहा।

अंतरिक्ष में प्रभाव

निम्न-कक्षा उपग्रह पृथ्वी के वायुमंडल की निचली परत में, सतह से 100 से 1,200 मील के बीच रहते हैं।अंतरिक्ष का यह क्षेत्र सीमित अचल संपत्ति प्रदान करता है।जितनी अधिक वस्तुएँ इधर-उधर उड़ती हैं, उनके दुर्घटनाग्रस्त होने, टूटने और मलबे के छोटे टुकड़े छोड़ने की संभावना उतनी ही अधिक होती है जो बाद में अन्य वस्तुओं से टकरा सकती हैं।

पूअर ने कहा, "चिंता की बात किसी गिरते हुए उपग्रह से टकराने को लेकर नहीं है, बल्कि वायुमंडल के दीर्घकालिक भविष्य को लेकर है और कक्षा में अंतरिक्ष मलबे से घिरे होने के कारण समस्याएं पैदा हो रही हैं।"

क्योंकि कम-कक्षा उपग्रह उद्योग तेजी से गति पकड़ रहा है, अमेज़ॅन और वनवेब सहित कंपनियां इंटरनेट सेवा प्रदान करने के लिए अपने स्वयं के उपग्रह समूह तैनात कर रही हैं, नई तकनीक में इन खतरों के जोखिम को कम करने की क्षमता है।

पूअर ने कहा कि हालांकि यह पेपर पूरी तरह से सैद्धांतिक है, लेकिन दक्षता में लाभ वास्तविक है।"यह पेपर पूरी तरह से गणित का है," उन्होंने कहा।"लेकिन विशेष रूप से इस क्षेत्र में, सैद्धांतिक कार्य बहुत पूर्वानुमानित होता है।"

पेपर प्रकाशित करने के बाद से, त्साई ने संचालन करना जारी रखा हैफ़ील्ड परीक्षणभूमिगत एंटेना का उपयोग करके दिखाया गया है कि गणित वास्तव में काम करता है।"अगला कदम इसे वास्तविक रूप से लागू करना हैउपग्रहऔर इसे अंतरिक्ष में लॉन्च करें," उन्होंने कहा।

अधिक जानकारी:यान-यिन हे एट अल, एकाधिक निम्न पृथ्वी कक्षा उपग्रहों के साथ संचार के लिए भौतिक बीम साझाकरण,एकल प्रोसेसिंग पर आईईई ट्रांजैक्शंस(2024)।डीओआई: 10.1109/टीएसपी.2024.3408061