【干貨】周建華：基于地月拉格朗日點的新型衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)想

現(xiàn)在的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是嚴(yán)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(zāi)害或者軍事行動當(dāng)中，這樣一個小系統(tǒng)可能性能就不能維持，在后現(xiàn)代計劃當(dāng)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(xiàn)在隨著技術(shù)越來越好它也能支持幾天。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)只是對地的，對地上空1000公里以內(nèi)的飛行器能夠支持導(dǎo)航。

學(xué)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?qū)γ妫@個動力學(xué)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(dǎo)航系統(tǒng)在地面沒有的時候它的精準(zhǔn)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(dāng)中選擇幾個衛(wèi)星，和它共同構(gòu)建成一個聯(lián)合觀測，這樣的聯(lián)合觀測就可以支持深空探測器，也可以支持低軌網(wǎng)絡(luò)、高軌網(wǎng)絡(luò)和深空網(wǎng)絡(luò)的所有運行。

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(zhuǎn)移過去。

這么遠的系統(tǒng)有這樣很小巧的設(shè)備能夠進行工作嗎?這么距離遠的時候我們提出來將來導(dǎo)航和導(dǎo)航系統(tǒng)之間工作的一個載荷，這樣一個結(jié)構(gòu)就可以通過一些空氣的介質(zhì)做這種助透劑的界限，加一些很少量的填充介質(zhì)，做成這樣一個結(jié)構(gòu)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(yīng)的配套載荷都拷上去，500公斤的載荷可以解決衛(wèi)星的應(yīng)用問題。我們的衛(wèi)星的整個設(shè)計，可以采取這樣一個結(jié)構(gòu)。

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?qū)ΨQ的引力，這樣一個系統(tǒng)如果沒有地面精準(zhǔn)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(zhǔn)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。

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(xiàn)拉格朗日衛(wèi)星和導(dǎo)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(dǎo)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(nèi)，同樣的技術(shù)、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(dǎo)航，未來的人到月球的深空活動就能提供很好的支持。