تا کنون بشر راه درازی را برای انجام پروژه‌های بزرگ در فضا توسط ماهواره‌های بزرگ و پیچیده پشت سر گذاشته است. که حاصل آن تلسکوپ‌های بزرگ و پیشرفته، ماهواره‌های سنجش از دور، مخابراتی و ایستگاه‌های فضایی حامل انسان می‌باشد. یک رویکرد دیگر برای ورود به عرصه فضا برای انجام ماموریت‌های فضایی به کارگیری گروهی از ماهواره‌های کوچکتر و ساده است که در یک ساختار و هماهنگ با هم ماموریت را به انجام می‌رسانند.
زمینه طراحی ماموریت برای پرواز گروهی ماهواره‌ها یک زمینه جدید و رو به رشد است که باعث حرکت به سمت ماهواره‌هایی کوچکتر، سبکتر ، ساده‌تر و در نهایت ماهواره‌های ارزانتر که ماموریت را با قابلیت اطمینان بیشتری به انجام می‌رساند شده است.
در پرواز گروهی پروازی ماهواره‌ها با حفظ ساختار خود و در فاصله‌هایی که نسبت به شعاع مدار پروازی ماهواره فاصله کمی است، پرواز می‌کنند.
این ویژگی همان چیزی است که بین پرواز گروهی و هماهنگ (constellation) تفاوت ایجاد میکند. در واقع در پرواز گروهی باید در مورد این مساله که فاصله نسبی ماهواره‌ها کم است به خوبی فکر کنیم، در حالی که این مساله در پرواز هماهنگ وجود ندارد.
در ابتدا به نظر می‌رسد که پرواز گروهی ماهواره‌ها سود چندانی ندارد، چون به محض این که یک ماهواره را با چند ماهواره جایگزین می‌کنیم تعدادی مساله برای ما پیش می‌آید که پیش از این وجود نداشت. مسائلی همچون تنظیم فاصله بین ماهواره‌ها، تبادل اطلاعات بین ماهواره‌ها، نحوه تقسیم وظیفه بین اجزا، اثر اغتشاشات بر شکل ساختار، نحوه ارسال و به کارگیری ماهواره‌ها در ساختار و … .
در پرواز گروهی که یک ماهواره با تعدادی ماهواره دیگر جایگزین می‌شود، ماهواره‌ها باید بتوانند با یکدیگر تبادل اطلاعات کنند و کارهای خود را با هماهنگی انجام دهند تا بتوانند یک ماموریت مشرک را به انجام برسانند. این مسائل جدا از نیازمندی‌هایی که در زیر سیستم‌های الکترونیکی ماهواره ایجاد می‌کنند، باعث می‌شوند که ماهواره به یک سیستم بسیار دقیق برای تعیین وضعین نسبی ماهواره‌ها نیاز داشته باشد. در نتیجه در پرواز گروهی نیازمند تکنیک‌های جدیدی برای تغییر ساختار و عوض کردن جهت مجموعه ماهواره‌ها نسبت به حالتی که یک ماهواره داریم هستیم.
وقتی که یک ماهواره داریم به سادگی می‌توانیم جهت یک سنسور را عوض کنیم، ولی در پرواز گروهی باید موقعیت نسبی ماهواره‌ها یعنی مداری که هر ماهواره در آن می‌چرخد را عوض کنیم.
مسائلی اینچنینی باعث می‌شود که پرواز گروهی ماهواره‌ها به مساله‌ای به مراتب پیچیده‌تر از پرواز ماهواره به تنهایی تبدیل شود. لذا این سوال که چرا ممکن است پرواز گروهی بهتر از یک ماهواره باشد، بی جواب می‌ماند.
در پاسخ باید گفت که وقتی یک ماهواره برای اجرای وظایفی طراحی می‌شود به تجهیزات پیچیده‌ای نیاز پیدا میکند و در عین حال با قیودی مواجه است مثلا اینکه ماهواره وزن محدودی دارد و یا اینکه باید قابلیت اطمینان داشته باشد و ایجاد قابلیت اطمینان در یک سیستم پیچیده به مراتب سخت‌تر از یک سیستم ساده است. گروه ماهواره‌ها امکان پخش کردن تجهیزات در چند ماهواره را فراهم میکند که این کار هم پیچیدگی سیستم را کاهش می‌دهد و هم وزن ماهواره را. مزیت دیگر این است که بروز مشکل در یک ماهواره کل سیستم را مختل نمی‌کند، و در صورت نیاز میتوان بخش خراب را جایگزین کرد و هزینه جایگزینی کل ماهواره خراب با ماهواره سالم را کاهش داد.
از دیگر محاسن گروه ماهواره‌ها، توانایی نگاه کردن به هدف از جهات مختلف و در زمان‌های مختلف است، که امکان شناسایی بهتر منطقه را ایجاد میکند.
البته فایده استفاده از گروه ماهواره به کاهش هزینه و فزایش قابلیت اطمینان ختم نمی‌شود. امروزه بعضی از ماموریت‌ها به قیودی برخورد کرده‌اند که نیاز به پرواز گروهی احساس شده است برای مثال، آینه تلسکوپ‌هایی که در فضا از آنها استفاه می‌شود وزن زیاد و ابعاد بزرگی داردو با یک ماهواره قابل حمل نیست،این مشکل را میتوان با طراحی ماژولار قطعات آینه و سرهم کردن آنها در مدار برطرف کرد. همچنین میتوان با استفاده از چند تلسکوپ که در یک ساختار با هم پرواز می‌کنند، زاویه دید را هم افزایش داد.
پرواز گروهی دارای چهار جز اصلی است که در ادامه به برخی از آنها می‌پردازیم:
طراحی ساختار و شکل گروه
موقعیتیابی نسبی ( Relative navigation )
تبادل اطلاعات بین ماهواره‌ها
کنترل شکل ساختار
شکل گروه
ساده‌ترین حالت استفاده از ماهواره‌ها در پرواز گروهی این است که همه ماهواره‌ها در یک مدار و پشت سر هم پرواز کنند، این نوع پرواز از حیث کنترل بسیار مطلوب است. این ساختار برای اندازه‌گیری‌های جوی و مشاهده زمین به کار می‌رود. نمونه عملیاتی این ساختار ماهواره Landsat 7 می‌باشد که به دنبال آن و با فاصله زمانی یک دقیقه ماهواره Earth observation 1 پرواز میکند.
ساختار پاندولی
این ساختار بهینه شده ساختار حرکت پشت سر هم می‌باشد. در این حالت ارتفاع پرواز دو ماهواره برابر است ولی صفحه مدار ماهواره‌ها اندکی با هم تفاوت دارد لذا دو ماهواره می‌توانند علاوه بر راستای حرکت، در راستای عمود بر مسیر حرکت هم هدف مورد نظر خود را بررسی کنند.
ساختارهای دیگر
البته همانطور که در ابتدای بحث هم گفته شد، ساختار مورد استفاده ظاهری یکتا ندارد و تا کنون اشکال مختلفی همچون ساختار هرمی، و هندسه‌های فضایی دیگری بررسی شده اند که تصاویر آنها را در ادامه مشاهده می‌کنید.
شکل(۳)
شکل(۳) یک ساختار تشکیل شده از ماهواره‌های باردار که با کابل به هم متصل شدهاند را نشان می‌دهد.
شکل(۴)
TechSat-21 توسط دفتر تحقیقاتی نیروی هوایی آمریکا طراحی شده و هدف آن آزمایش روی تکنولوژی‌های پرواز گروهی ماهواره‌هاست. این سیستم به دلیل هزینه زیاد کنسل شد. شکل(۴).
شکل(۵)
شکل(۵) ماموریت ELISA را نشان می‌دهد. این ماموریت از سه ماهواره( یک ماهواره‌ی مادر و دو ماهواره‌ی وابسته) تشکیل شده است که با دو بازوی لیزری برای تداخل سنجی (interferometry) به یکدیگر متصل می‌باشند. این سه ماهواره در فاصله ۱ میلیون کیلومتری از هم به گون‌های قرار داده می‌شوند که بدون کنترل مداری در موقعیت نسبی پایداری قرار بگیرند. به دلیل بزرگ بودن بازوهای اندازه‌گیری، این آرایش قادر خواهد بود امواج جاذبه در بازه ۰.۱ مگاهرتز تا یک هرتز را اندازه بگیرد که برای سیستم‌های موجود دیگر به دلیل ابعاد محدود ممکن نخواهد بود.
کنترل شکل ساختار
همانطور که گفته شد، از آنجا که در پرواز گروهی، ماهواره‌ها در فاصله نسبی کمی از هم پرواز می‌کنند، لازم است برای حفظ و کنترل این فاصله چاره‌ای اندیشیده شود، از آنجا که ماهواره‌ها پیوسته در معرض انواع اغتشاشات قرار دارند، موقعیت نسبی ماهواره‌ها در یک ساختار پیوسته در حال تغییر است، کنترل این تغییرات به اندازه‌گیری دقیق موقعیت نسبی ماهواره‌ها و اعمال کنترل دقیق روی موقعیت‌ها دارد. مکانیزم کنترل موقعیت یک مکانیزم چالش برانگیز است، زیرا جدای از بحث دقت مکانیزم، کنترل دائم موقعیت، ماهواره را مجبوذ میکند که مقدار زیادی سوخت را با خود حمل کند. بنابراین مهندسان تلاش کرده‌اند که نیاز به مصرف سوخت را کم کنند.
کنترل موقعیت فعال توسط پیشران
قرار دادن ماهواره در گروه و کنترل موقعیت آنها توسط پیشران یکی ساده‌ترین روشهای کنترل موقعیت است، ولی این روش از نظر سوخت مورد نیاز برای انجام این کار و طراحی پیشران‌های دقیق کار سخت و پرهزینه‌ای است.
کنترل جهتگیری ساختار توسط نیروی پیشران بعضی از اعضا
کنترل موقعیت نسبی توسط کابل
یکی از راههای ساده برای حفظ ساختار، این است که ابتدا مجموعه ماهواره‌ها به یکیدیگر متصل باشند و سپس در صفصه عمود بر راستای هدف شروع به چرخش کنند، باز شدن تدریجی کابل‌ها موجب فاصله گرفتن ماهواره‌ها از هم می‌شود.
استفاده از کابل دو ویژگی خوب دارد، یک اینکه با استفاده از طول کابل باز شده میتوان فاصله ماهواره‌ها از یکدیگر را تشخیص داد، و دیگر اینکه با به کار بردن سنسورهای تشخیص نیرو و جهت در راستاهای مختلف، در محل اتصال کابل به ماهواره، وضعیت نسبی (زوایا) ماهواره‌ها را نیز تعیین نمود.
شکل(۶) نانو ماهواره‌های طراحی شده در MIT که با کابل به یکدیگر متصل شدهاند
به طور کلی قابلیت‌هایی که ماموریت گروهی ماهواره‌ها ایجاد میکند دریچه جدیدی برای انجام تحقیقات علمی و زمینه‌ای نو برای طراحی ماموریت‌های فضایی در اختیار می‌گذارد. ولی این ماموریت‌ها با چالش‌های جدید تکنولوژی از جمله کنترل دقیق موقعیت نسبی همراه است که همچنان عملی شدن پرواز گروهی ماهواره‌ها را تحت تاثیر خود قرار می‌دهد.
با با من که مدهوش این علم و تکتولوژی شدم