第六屆中國衛(wèi)星導航與位置服務年會暨首屆衛(wèi)星應用國際博覽會的高端論壇上,北京衛(wèi)星導航中心總師周建華做了題為《基于地月拉格朗日點的新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)構想》的主題報告。
這個報告為我們未來的衛(wèi)星導航系統(tǒng)的描繪出了一個可行的發(fā)展方向。
目前我們衛(wèi)星導航系統(tǒng)面臨著幾個問題?
現在的衛(wèi)星導航系統(tǒng)是嚴格依賴于地面的操控,所以離開地面站以后這個系統(tǒng)就不能工作。在自然災害或者軍事行動當中,這樣一個小系統(tǒng)可能性能就不能維持,在后現代計劃當中都是立足于怎么不依賴地面系統(tǒng)還能夠很好的工作。
目前,在不依賴地面下,能保證性能的時間可能只能支持一天,現在隨著技術越來越好它也能支持幾天。
衛(wèi)星導航系統(tǒng)只是對地的,對地上空1000公里以內的飛行器能夠支持導航。
為了解決系統(tǒng)自主運行的問題,還能夠支持更大范圍,低空飛行器甚至高軌甚至深空活動,于是就提出基于地月拉格朗日點的新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)構想。
地月拉格朗日點的新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)這個項目是基于什么概念?
學天文的都知道,在限制性三體問題上,地球和月球之間有五個拉格朗日點,一個圍著月球旁邊,一個是在和地球月球呈等邊三角形位置上,還有一個在月球地球對面,這個動力學特性可以把飛行器打在這個地方,便利它的操控,維持這樣的性能。用這樣的性能我們就能支持剛才說的兩大問題,一個是解決衛(wèi)星導航系統(tǒng)在地面沒有的時候它的精準在哪里,可以把我們的活動拓展,探空活動肯定在地月空間,在火星范圍,這樣的系統(tǒng)能夠支持地月空間包括火星探測需要。
需要一些地面的鏈路,我們知道地球到月球是30萬公里的范圍,把衛(wèi)星布上幾個拉格朗日衛(wèi)星,在衛(wèi)星搭上一些鏈路,可以在這個星座當中選擇幾個衛(wèi)星,和它共同構建成一個聯合觀測,這樣的聯合觀測就可以支持深空探測器,也可以支持低軌網絡、高軌網絡和深空網絡的所有運行。
那怎么實現呢?
在拉格朗日點上這樣的一個星座,在純粹的限制性三體問題下是不動的,但是實際上L5點是穩(wěn)定的,其他點是不穩(wěn)定的,一箭四星就把這個方案部署過去,可以通過一箭打四星,剩下軌道可以通過地面轉移過去。
這么遠的系統(tǒng)有這樣很小巧的設備能夠進行工作嗎?這么距離遠的時候我們提出來將來導航和導航系統(tǒng)之間工作的一個載荷,這樣一個結構就可以通過一些空氣的介質做這種助透劑的界限,加一些很少量的填充介質,做成這樣一個結構的天線水平的時候可以多波柬掃描,這樣就可以支持星和星之間的溝通。
相控陣這種方式可以做到工藝難度比較適中,性能又比較優(yōu)良,它又比較輕巧,這樣一個載荷一箭四星就可以發(fā),只要把相應的配套載荷都拷上去,500公斤的載荷可以解決衛(wèi)星的應用問題。我們的衛(wèi)星的整個設計,可以采取這樣一個結構。
這樣一個系統(tǒng)怎么解決自主定軌的問題呢?我們知道衛(wèi)星上的地球非常不能自主定軌,因為它受的引力是球對稱的引力,這樣一個系統(tǒng)如果沒有地面精準給它的時候它是沒法定軌的,我只要星星之間進行跟蹤,在理論上可以在絕對的空間精準下把它的軌道定出來,它的原理就是我只要進行星間的觀測,它就是可自主定軌的,不需要地面的依賴,只要星星之間的跟蹤就可以了。我們選出來它的軌道,能夠在穩(wěn)定工作的周期軌道上進行工作。
如果這個系統(tǒng)成功建成的話會帶來什么?
這樣一個系統(tǒng)可以保證所有的軌道在沒有地面情況下可以實現拉格朗日衛(wèi)星和導航衛(wèi)星軌道測量精度,而且它這個時間實際上是不隨離開地面時間的影響。
如果這樣一個性能支持深空導航是什么情況呢?如果這樣一個系統(tǒng)的性能在地月空間進行工作的時候,在環(huán)月軌道下它也能夠得到好于100米的性能,如果鏈路支持在火星探測這個范圍之內,同樣的技術、同樣的方法去算這個軌道,能夠在優(yōu)于1公里的范圍,這樣的性能就對深空導航,未來的人到月球的深空活動就能提供很好的支持。
周建華表示:我們也想北斗肯定要走一條跟GPS不一樣的路,能夠實現我們更強更好的能力。我們想通過這個東西,至少是在國內地區(qū)跟GPS競爭的是有它的競爭優(yōu)勢的,這是這次特別要想的一個主題,我們能夠做一個有國際競爭力的系統(tǒng)、項目和應用,現在系統(tǒng)應用的非常穩(wěn),通過這次改造以后基本服務導航性能都比過去要好!
(編輯:今日北斗)
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