引言：
自2023年起，SpaceX公司加速了壳层2的部署进程。由FCC申报资料可知，壳层2目标轨道为高度570km、倾角70度、轨道面36个、每面卫星数20颗。基于“星链研判预测系统”分析表明，壳层2星座构型与该标称值不一致，且实际构型在近半个月内发生调整。
StarLink星座壳层2近期构型调整的分析
文 | 刘帅军、徐帆江、刘立祥、严文励、胡海龙（中国科学院软件研究所，天基综合信息系统重点实验室）
一、壳层2标称构型
Starlink壳层2采用大倾角（70度）构型，主要面向高纬度区域的通信覆盖。截至2023年4月8日，SpaceX公司累计发射壳层2卫星的6批次共计305颗。首批卫星于2021年9月发射，第2至6批于2023年1月至3月期间完成。当前，活跃卫星302颗。
基于FCC申报资料的标称星座构型，其整体运行态势如下：
图1 Starlink壳层2标称星座构型三维图
图2 Starlink壳层2标称星座构型二维图
该星座对全球纬度带覆盖性如下：
图3 Starlink壳层2标称星座对全球覆盖分析
壳层2可实现南北纬80度以内的连续无缝覆盖。在南北纬50度以内区域，平均覆盖重数不低于3重；在南北纬50-70度区域形成优势覆盖，平均覆盖重数不低于5重；对于高于80度以外极地区域，无法形成有效覆盖（上述分析考虑了终端通信仰角25度约束）。
壳层2整体星座（36个面）部署需时间，结合星链历史部署规律，壳层2第一阶段目标是部署18个面（即36个面中每间隔1个面的稀疏分布）。
由于卫星数量的减半，第一阶段无法实现原25度仰角下的覆盖，仅能做到20度仰角。
二、壳层2实际构型
经自研“星链研判预测系统”对壳层2的分析研判，发现该星座在2023年3月前其实际构型为：
轨道高度570km、倾角70度
卫星数252颗、轨道面18个、每面14颗
相位因子5
基于2023年3月8日星历TLE数据，星链壳层2在轨卫星整体运行态势如下：
图4 Starlink壳层2实际在轨卫星分布（2023.03.08数据）
壳层2构型于2023年3月底进行了大范围的轨道高度调整，如下所示：
图5Starlink壳层2在2023年3月底轨道高度调整
调整后的构型为：
轨道高度570km、倾角70度
卫星数288颗、轨道面18个、每面16颗（对比原14）
相位因子17（对比原5）
基于2023年4月8日星历TLE数据，星链壳层2在轨卫星整体运行态势如下：
图6 Starlink壳层2调整后的在轨卫星分布（2023.04.08数据）
四、构型差异的性能分析
星座构型的差异对卫星星座整体覆盖性能、星间链路动态性有较大影响。
4.1 覆盖性能影响
由于调整后的星座构型卫星颗数较调整前更多，相应的，其覆盖性有所提升，如下图所示：
图7 Starlink壳层2构型调整前后的覆盖性分析
4.2 星间链路影响
星间链路建链包括同轨道面内卫星建链和异轨道面间卫星建链。
同轨星间链路方位角、俯仰角保持固定不变，由于每面卫星数由14颗增至16颗，故星间链路距离由3091 km降至2710 km。
异轨道间星间链路调整后，星间链路距离浮动范围由1674~2818 km增大至3332~4030 km，相应的换来了角度动态范围的降低：方位角动态范围由正负55度降为正负36度，链路相对运动速度由1.3km/s降为0.7km/s。
如下所示：
图8 Starlink壳层2构型调整前后的异轨星间链路动态性分析
五、后续展望
后续将密切跟踪星链各壳层相关轨道和构型异动数据，对混合星座间建链和组网进行跟进与分析。
>End
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