Analysis of station keeping strategies for the co-location of geostationary satellites MTG-I1 and MTG-S1

Meteosat Third Generation (MTG) is the new European series of meteorological satellites in Geostationary orbit operated by EUMETSAT. The fleet comprises Imaging and Sounding satellites, the whole capability of the mission being provided by two Imagers and one Sounder. The first Imager, MTG-I1, was launched in December 2022, it underwent Commissioning, it was relocated to the 0 degrees longitude slot registered to EUMETSAT and it is now transitioning to nominal operations. The first Sounder, MTG-S1, is foreseen to be launched in the third quarter of 2025. After Commissioning, it will be re-located to the 0 degrees longitude slot as well, where it will be co-located with MTG-I1. Different strategies can be adopted for the co-location of the two satellites, mainly depending on safety, optical interferences and operational workload criteria. Starting from previous optimization processes outcomes, refined strategies focusing on the aforementioned aspects have been analyzed and simulated, using both in-house software provided by EUMETSAT and newly developed tools. Safety has been monitored in terms of minimum inter-satellite distance, interferences events have been addressed for both the satellites PayLoads and Sensors (Star-Trackers) and the operational workload has been reduced by diminishing the number of maneuvers and by placing them inside working hours. The Baseline Strategy is based on eccentricity/inclination separation, typically intended for telecommunication satellites, with 56 days maneuvering cycles and separate out-of-plane and in-plane control. This strategy has been re-analyzed and refined in terms of instruments and sensors interferences, investigating the benefits and drawbacks of superimposing a longitude separation to the eccentricity/inclination separation. Besides, a new operational concept has been simulated, based on combined out-of-plane and in-plane control with only one maneuver per cycle at a 42 days frequency.

Meteosat Third Generation (MTG) é la nuova serie di satelliti metereologici in orbita Geostazionaria operati da EUMETSAT. La flotta comprende satelliti Imaging e Sounding e la completa capacitá operazionale della missione é garantita tramite due Imagers e un Sounder. Il primo Imager, MTG-I1, é stato lanciato nel dicembre 2022, ha superato la fase di Commissioning, é stato rilocato nello slot di longitudine a 0 gradi assegnato ad EUMETSAT ed é pronto a raggiungere la completa capacitá operazionale. Il lancio del primo Sounder, MTG-S1, é previsto per il terzo trimestre del 2025. Dopo aver superato la fase di Commissioning, verrá rilocato anch’esso nello slot a 0 gradi di longitudine, dove si troverá in co-locazione con MTG-I1. Varie strategie di co-locazione possono essere adottate per i due satelliti, basate principalmente su criteri di sicurezza, interferenze ottiche e carico di lavoro operazionale. A partire dai risultati di processi di ottimizzazione pregressi, strategie rifinite in termini dei sopraelencati aspetti sono state analizzate e simulate. La sicurezza é stata monitorata in termini di minima distanza inter-satellite, le interferenze sono state prese in cosiderazione sia per gli strumenti che per i sensori di entrambi i satelliti e il carico operazionale é stato ridotto tramite la diminuzione del numero di manovre e la loro disposizione all’interno dell’orario di lavoro. La Baseline Strategy é basata sul metodo di separazione in eccentricitá/inclinazione, tipicamente usato per satelliti addetti alle telecomunicazioni, con cicli di manovre a 56 giorni e controlli distinti per manovre nel piano e fuori dal piano orbitale. Questa strategia é stata ri-analizzata e rifinita dal punto di vista della sicurezza e delle interferenze ottiche, indagando i costi e benefici di una eventuale separazione in longitudine sovrapposta alla separazione in eccentricitá/inclinazione. Inoltre, un nuovo concetto operativo é stato simulato, basato sull’uso combinato di controllo nel piano e fuori dal piano con un’unica manovra per ciclo a frequenza di 42 giorni.