Μια νέα οικονομικά αποδοτική στρατηγική ανάπτυξης για δορυφορικούς αστερισμούς
Μια νέα γενιά αστερισμών δορυφόρων τηλεπικοινωνιών γνωστών ως μέγα αστερισμοί είναι trending. Αυτά τα τεχνολογικά υπερσύγχρονα συστήματα χαρακτηρίζονται από άνευ προηγουμένου κλίμακα δορυφόρων —έως εκατοντάδες και χιλιάδες δορυφόρους— που επιτρέπονται από τη μαζική παραγωγή μικρών δορυφόρων. Παραδείγματα τέτοιων παγκόσμιων συστημάτων τηλεπικοινωνιών είναι το OneWeb και το SpaceX, που το καθένα σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει 900 και 4.425 δορυφόρους, αντίστοιχα.
Ωστόσο, αυτά τα συστήματα δορυφορικών αστερισμών είναι γνωστό ότι είναι επιρρεπή σε διάφορες αβεβαιότητες που προκύπτουν από τα διαρκώς μεταβαλλόμενα ζητήματα της αγοράς, γεωπολιτικά και διοικητικά και, ως εκ τούτου, θέτουν μεγάλους οικονομικούς κινδύνους. Η ανάπτυξη για μια διαμόρφωση τελικής λειτουργικής ικανότητας ταυτόχρονα μπορεί να είναι εξαιρετικά δαπανηρή, συνήθως της τάξεως πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων, και ωστόσο η αποτυχία σωστής πρόβλεψης της ζήτησης της αγοράς μπορεί να οδηγήσει σε οικονομική κατάρρευση, όπως παρατηρείται στα συστήματα προηγούμενης γενιάς — Iridium και η Globalstar υπέβαλαν αίτηση πτώχευσης το 1999 και το 2002, αντίστοιχα.
Τι μπορεί να γίνει για να αποφευχθεί μια τέτοια οικονομική καταστροφή; Για ένα σύστημα αστερισμού υψηλού κόστους, μπορεί να εξεταστεί μια ευέλικτη επιλογή για την ανάπτυξη των διαμορφώσεων παγκόσμιας κάλυψης σε στάδια — ανάπτυξη μιας διαμόρφωσης αρχικής λειτουργικής ικανότητας (IOC) στην αρχή και σταδιακή αύξηση της χωρητικότητας του συστήματος με την ανάπτυξη πρόσθετων διαμορφώσεων. Μια ανάλυση πραγματικών επιλογών μπορεί να υιοθετηθεί σε κάθε σημείο προσδιορισμού εάν θα αυξηθεί ή όχι η χωρητικότητα του συστήματος μέσω μιας πρόσθετης ανάπτυξης.
Αυτή η παγκόσμια στρατηγική σταδιακής ανάπτυξης μπορεί να είναι αποτελεσματική όταν η ζήτηση είναι ομοιόμορφα κατανεμημένη σε όλο τον κόσμο και μια σχετικά χαμηλής ποιότητας υπηρεσία με μικρό αριθμό ορατών δορυφόρων είναι ανεκτή στην αρχική φάση. Δυστυχώς, ωστόσο, η πραγματική αγορά επικοινωνίας συχνά δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένη σε όλο τον κόσμο. Υπάρχουν οι άκρως κερδοφόρες περιοχές ενδιαφέροντος, όπως η Ευρώπη και οι ΗΠΑ, και οι λιγότερο κερδοφόρες περιοχές ενδιαφέροντος, όπως ο Ειρηνικός Ωκεανός. Επιπλέον, μια χαμηλής ποιότητας υπηρεσία συχνά δεν είναι ικανοποιητική στο ανταγωνιστικό περιβάλλον της επιχείρησης επικοινωνίας. Επομένως, η παγκόσμια στρατηγική σταδιακής ανάπτυξης μπορεί να μην είναι η καλύτερη στρατηγική για να ξεπεραστεί το οικονομικό εμπόδιο της ανάπτυξης μεγάλων αστερισμών.
Ως απάντηση σε αυτή την πρόκληση, μια ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής τον καθηγητή Koki Ho, από το Πανεπιστήμιο του Illinois στην Urbana-Champaign και τη Mitsubishi Electric Company πρότειναν μια σταδιακή στρατηγική ανάπτυξης που εξετάζει την εξέλιξη των περιοχών ενδιαφέροντος στο χρόνο. Αυτή η προσέγγιση ξεκινά τη στρατηγική σταδιακής ανάπτυξης με τη διαμόρφωση της ΔΟΕ σε μια τοπική περιοχή. Αντί για αραιοκατανεμημένους δορυφόρους σε όλο τον κόσμο, αυτή η στρατηγική αξιοποιεί τις επαναλαμβανόμενες τροχιές εδάφους για να αφήσει τον αστερισμό να καλύψει μια συγκεκριμένη περιοχή και να παρέχει ικανοποιητικές υπηρεσίες σε αυτήν την τοπική περιοχή. Κάθε στάδιο ανάπτυξης θεωρείται ότι έχει τη δική του περιφερειακή περιοχή ενδιαφέροντος και η ανάπτυξη μπορεί να ξεκινήσει από κερδοφόρες περιοχές, στη συνέχεια να καλύψει λιγότερο κερδοφόρες και τελικά να παρέχει παγκόσμια κάλυψη.
Μια βασική πρόκληση σε αυτή τη στρατηγική είναι οι αβεβαιότητες στη χρονική εξέλιξη των περιοχών ενδιαφέροντος λόγω της δυσκολίας ακριβών προβλέψεων μελλοντικής ζήτησης. Στην εξεταζόμενη στρατηγική σταδιακής ανάπτυξης, η περιοχή ενδιαφέροντος για το πρώτο στάδιο επιλέγεται από τον σχεδιαστή του συστήματος με βάση την αρχική ανάλυση ζήτησης, αλλά η περιοχή ενδιαφέροντος για τα επόμενα στάδια παραμένει αβέβαιη μεταξύ λίγων υποψηφίων. Στη συνέχεια διεξάγεται μια στοχαστική βελτιστοποίηση σε διαφορετικά σενάρια ζήτησης για να ελαχιστοποιηθεί το αναμενόμενο κόστος του συστήματος υπό αβεβαιότητα στην εξέλιξη των περιοχών ενδιαφέροντος. Το κόστος του συστήματος περιλαμβάνει το κόστος κατασκευής και εκτόξευσης δορυφόρων και λογαριασμών για στρατηγικές παροπλισμού δορυφόρων.
Η μελέτη περίπτωσης εξετάζει μια στρατηγική ανάπτυξης δύο σταδίων από την προοπτική του πρώτου σταδίου όπου η περιοχή ενδιαφέροντος του πρώτου σταδίου είναι η Ιαπωνία ενώ οι υποψήφιοι για την περιοχή ενδιαφέροντος του δεύτερου σταδίου είναι οι συνεχόμενες Ηνωμένες Πολιτείες (CONUS), η Ευρώπη ή Ινδία. Καθένας από τους υποψηφίους του δεύτερου σταδίου έχει την πιθανότητα να επιλεγεί ως η περιοχή ενδιαφέροντος του δεύτερου σταδίου που καθορίζεται από το μοντέλο ζήτησης.
Τα αποτελέσματα της στοχαστικής βελτιστοποίησης της στρατηγικής ανάπτυξης δύο σταδίων υποδηλώνουν ότι η βελτιστοποιημένη διαμόρφωση δύο σταδίων μπορεί να εξοικονομήσει περίπου 28,9% και 19,5% του κόστους του κύκλου ζωής σε σύγκριση με αυτό του αστερισμού παγκόσμιας κάλυψης για μοναδικές και ίδιες περιπτώσεις σχεδίασης δορυφόρων. αντίστοιχα. Η διαμόρφωση που προκύπτει σχηματίζει έναν ασύμμετρο πολυεπίπεδο αστερισμό.
Το προτεινόμενο πλαίσιο μπορεί να γενικευτεί περαιτέρω για να χειριστεί πολλαπλές περιοχές και πολλαπλά στάδια με την πιθανή εξέταση της συνολικής κάλυψης στο τελικό στάδιο.
