Лунная спутниковая навигационная система

Вкратце: начните с наземного созвездия GNSS на средней лунной орбите, но добавьте больше спутников на полярные орбиты, чтобы убедиться, что вы все еще можете получить хорошую фиксацию, сидя на дне кратера на одном из полюсов.

---

Основные космические аппараты для всех земных систем GNSS находятся на средней околоземной орбите (MEO), и это позволяет достаточному количеству членов относительно небольшого созвездия быть видимыми и находиться далеко над горизонтом в любой момент времени для большинства мест на Земле, а также для них. довольно медленно перемещаться по небу.

На Луне нет атмосферы, поэтому нет проблем с изменчивой водой на путях и ионосферными возмущениями, искажающими время сигнала от разных спутников, но все еще есть кратеры, блокирующие горизонт, которые люди будут проезжать между ними и вниз, поэтому я думаю, что модель земная Созвездия GNSS работоспособны, хотя вам может понадобиться больше и разместить их на полярных орбитах.

Ответ на вопрос Что (на самом деле) делает Iridium «единственной в мире действительно глобальной компанией мобильной спутниковой связи»? заключается в том, что они находятся на полярных орбитах, а не на 55° и 56°, как наземные GNSS. Ответ на вопрос Почему орбиты в созвездии Иридиум имеют наклонение 86,4°? заключается в том, что все, кроме 90 °, используется для предотвращения столкновения, а 86,4 ° используется специально для того, чтобы сделать экваториальные проходы параллельными меридиану (путем сопоставления скорости вращения Земли при пересечении).

• Лунная полярная орбита

---

Есть ли способ создать лунную спутниковую систему позиционирования, которая могла бы работать десятилетиями? Потребуется ли спутникам нести дополнительное топливо для периодической корректировки и «повторной стабилизации» своих орбит?

Да! и Да!

• Совершают ли действующие спутники GPS когда-либо орбитальные маневры для удержания станции?
• Почему эксцентриситет спутников GPS со временем увеличивается?

В MEO спутники GNSS действительно нуждаются в очень малом удержании на месте. Неоднородность высшего порядка гравитационного поля Земли там очень слаба, возмущения все еще исходят от гравитации Солнца и Луны и от солнечного давления. Ответ заключается в том, что обслуживание станций происходит время от времени, возможно, ежегодно, просто для того, чтобы все они были размещены в удобном равномерном и легко предсказуемом шаблоне для старых, устаревших приемников. Современная система GNSS (для Земли или Луны) может быть разработана с учетом более интеллектуальных и качественных приемников.

Лунные газовые лунные масконы , которые имеют крайнюю комковатость в своем гравитационном поле по сравнению с земным, но это довольно локализованные явления вблизи поверхности Луны и, следовательно, отраженные членами очень высокого порядка в пространственных гармониках лунного гравитационного поля. Другими словами, они не будут проблемой на средней лунной орбите вдали от поверхности.

Теперь размер и частота маневров по удержанию места действительно могут быть больше. Если Луна оказывает небольшое влияние на земную среднюю орбиту, то Земля будет в 81 раз меньше влиять на лунную среднюю орбиту.

Это возмущение может быть настолько предсказуемым, эфемерным и распределяемым между спутниками, что это не станет большой проблемой.

И поскольку полностью электрические спутники становятся все более стандартным способом создания спутников связи от Starlink на НОО вплоть до крупных коммерческих и правительственных спутников на ГСО, я думаю, что более высокая дельта-v стационарного обслуживания в год на средней лунной орбите не будет вызов для современной спутниковой группировки.

• Являются ли (относительно) новые «полностью электрические» спутниковые автобусы, такие как Boeing 702SP, действительно полностью электрическими? Осуществляется ли ЭПР и импульсная разгрузка ионами?

---

Из книги All About Circuits « Пределы спутниковой навигации: проблемы с GPS в Арктике»

Рис. 1. Графики спутниковой группировки GPS для Копенгагена на 56° с.ш. (слева) и Лонгйира на 78° с.ш. (справа). Графики, созданные с помощью программного обеспечения Leica Geo Office.