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21개의 위성으로 구성된 통신 및 항법 별자리 구축

2024-07-15

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[텍스트/관찰자 네트워크 Yan Shanshan] 7월 14일 홍콩 영자 매체 '사우스차이나모닝포스트'의 보도에 따르면, 중국 과학자들은 최근 베이두 내비게이션 시스템과 유사한 통신 및 내비게이션 시스템을 구축하기 위한 설계 계획을 제안했다. 달 전체를 섬기십시오.

보고서는 지난 6월 '중국 우주과학과 기술'에 게재된 논문 '최근 달 우주 별자리 궤도 설계 방법'을 인용해 이번 연구 진행 상황을 소개했다. 해당 기사의 저자는 베이징 우주비행체 종합 설계부 소속 천시유(Chen Shiyu)와 니 옌숴(Ni Yanshuo)다. 그룹 제5아카데미 Chang'e-8 검출기 시스템 수석 설계자 중국 항공우주 과학 기술 Peng Jing.

중국 연구팀은 중계 통신, 달 항법, 별자리 구축, 유지 비용 등 3가지 측면에서 다양한 지표를 종합적으로 고려하고, 지속 가능하고 비용 효율적인 방법을 채택하는 것을 목표로 21개의 위성으로 구성된 달 근방 우주 항법 별자리 개념을 제안했습니다. 달에서의 장기, 고밀도 인간 탐사 활동을 위한 장기, 고정밀 항법을 제공하는 비용 효율적인 방법입니다.

사우스차이나모닝포스트(South China Morning Post)는 구체적인 건설 일정을 제시하지는 않았지만 중국의 달 탐사 프로젝트 예비 계획과 국제 달 과학 연구 기지 계획이 발표됐다고 언급했다. 중국은 2030년 이전에 우주비행사를 달에 보낼 계획이다. 2035년까지 달 남극을 핵심으로 기본적으로 완벽한 기능과 기본 지원 요소를 갖춘 국제 달 과학 연구 기지를 건설하고, 2045년까지 확장 버전을 건설할 예정이다.


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논문에 따르면 달의 남극과 지구 사이의 앙각은 극히 작고 달 분화구에 의해 쉽게 차단되어 지구와의 직접적인 측정 및 제어 통신 링크를 확보하기 어렵다고 합니다. 달의 뒷면은 달에 의해 가려지기 때문에 지상 기반의 측정 및 제어 시스템으로는 측정 및 제어 통신을 수행할 수 없습니다. 따라서 달 남극 극지역과 뒷면에서 지구를 향한 측정 및 제어 통신을 지원하기 위해 지구-달 L1 및 L2 변환 지점을 포함한 달 근처 공간에 중계 위성을 배치해야 합니다.


지구-달 라그랑주 지점에서 Queqiao-1 중계별은 L2 지점의 후광 궤도에 있고 Queqiao-2는 달 궤도에 있습니다.

"달 근처 우주 항법 별자리는 달 표면 이동, 착륙 및 이륙 임무를 위한 실시간 고정밀 항법 및 위치 확인을 제공할 수 있으며 달 표면에서 장기, 고밀도 인간 탐사 활동을 지원하는 데 필요한 기본 보장입니다. 달."이라는 기사가 떴다.

사우스 차이나 모닝 포스트는 논문의 연구 계획을 정리하면서 미국의 GPS(Global Positioning System)와 GPS(Global Positioning System) 등 지구 항법 위성 시스템이 현재 지구 표면이나 지구 근처 공간에서 널리 사용되고 있다고 언급했다. 중국의 Beidou 위성 항법 시스템(BDS)이 널리 사용되어 사용자에게 전천후 고정밀 위치 확인, 항법 및 기타 서비스를 제공합니다.

보고서에 따르면 글로벌 항법 위성 시스템은 일반적으로 20~35개의 위성으로 구성되며 정확도는 일반적으로 수 미터에 이릅니다. 사용자는 최소 4개 위성의 신호 조합을 사용하여 시간 정보를 찾아 얻을 수 있습니다. 베이징 우주비행체 종합 설계부 연구팀의 달 표면 항법 계획도 이와 비슷하다. 항행 중에는 적어도 4개의 위성이 동시에 표적에 보일 필요가 있다.


2024년 6월 25일 창어 6호 귀환기는 내몽골 시자왕기의 미리 정해진 지역에 정확하게 착륙해 정상적으로 작동해 세계 최초로 달 뒷면 표본 귀환을 달성했다.비주얼 차이나

이번 연구는 한 달 내내 3단계에 걸쳐 100% 4중 커버리지를 점진적으로 달성하는 근월 우주 별자리 구축 경로를 제안한다. 동시에) 단계는 다음과 같습니다.

첫 번째 단계에서는 2개의 타원형 동결 궤도 위성이 달 남극 극 지역에 대한 풀타임 지상 중계 통신을 제공하기 위해 배치되어 달 남극 극 지역의 100% 1차 커버리지를 달성합니다. 두 번째 단계에서는 6개의 타원형 동결 궤도 위성이 배치됩니다. 궤도 위성과 2개의 위성이 배치될 예정입니다. 선형에 가까운 후광 궤도 위성과 L2 후광 궤도 위성은 달 남극 극 지역에 대한 풀타임 항법 및 측위 기능을 제공하는 동시에 달 남극의 1차 커버리지를 100% 달성할 수 있습니다. 달의 극지방과 달의 뒷면, 탐지기나 인간이 달의 어느 위치에 있든 허용 3단계에서는 모두 지구와 항상 통신할 수 있음, 4개의 타원형 동결 궤도 위성, 2개의 선형 후광 궤도 위성, 1개의 L1 후광 궤도 위성과 3개의 장거리 역행 궤도 위성이 배치되어 한 달 내내 100% 4중 커버리지를 달성할 수 있습니다. 커버리지는 달 전체의 어느 위치에서든 탐지기 또는 인간에게 풀타임 항법 및 위치 확인을 제공할 수 있습니다.

연구팀은 후속 연구에서는 궤도 매개변수 최적화 기술을 결합해 보다 체계적인 달 근처 공간 성좌 최적화 방법을 구성하고, 궤도 유형 등 이산변수와 궤도 매개변수 등 연속변수에 대한 전역적 최적화를 수행할 예정이라고 밝혔다. , 이론적으로 최적의 성상도 유형을 얻기 위해.

최근 몇 년 동안 달에 가까운 우주 별자리 구축이 항공우주 연구에서 뜨거운 주제가 되고 있습니다. 중국은 여러 달 탐사 임무에 대한 중계 통신 지원을 제공하기 위해 각각 2018년과 2024년에 'Queqiao-1'과 'Queqiao-2' 중계 위성을 발사했습니다.

WeChat 공개 계정 'China's Aerospace'에 따르면 'Queqiao-2' 중계 위성은 달 주위의 거대하고 얼어붙은 타원형 궤도를 임무 궤도로 채택합니다. 달의 불규칙한 모양과 구조로 인해 달 가까이 비행하는 우주선은 달의 중력 등의 영향을 받아 비행 궤도가 편차를 일으키기 쉽습니다. 달 주위를 도는 커다란 타원형의 얼어붙은 궤도는 달 주위를 도는 안정적인 궤도입니다. 이 궤도에서 비행하는 우주선은 비행 궤도의 편차를 최소화할 수 있습니다.


2024년 3월 20일, 하이난성 원창에서 달 탐사 프로젝트 4단계의 Queqiao-2 중계 위성을 탑재한 창정 8호 야오-3 운반 로켓이 원창 우주 발사장에서 점화되어 이륙되었습니다.비주얼 차이나

동시에 미국, 유럽, 일본도 달 통신 및 항법 별자리 구축 계획을 제안했습니다.

2020년 미국 항공우주국(NASA)은 달 남극 탐사와 달 뒷면 탐사의 통신 요구를 단기적으로 충족하기 위해 '아르테미스' 프로그램을 지원하기 위해 '루나 네트워크'(LunaNet) 아키텍처를 제안했다. 2 - 타원형 동결 궤도에 있는 3개의 중계 위성과 선형에 가까운 후광 궤도에 있는 게이트웨이 우주 정거장이 중계 통신 서비스를 제공합니다.


현지 시간으로 2022년 11월 16일 미국 플로리다의 케이프 커내버럴에 있는 NASA의 케네디 우주 센터에서 오리온 우주 캡슐과 함께 아르테미스 1호 우주 발사 시스템 로켓이 발사되었습니다. 아르테미스 1호 임무는 달 표면에 대한 후속 유인 임무를 준비하기 위해 우주선의 추진력, 항법 및 동력 시스템을 테스트하기 위해 달 주위를 비행하는 무인 우주선을 발사할 것입니다.비주얼 차이나

유럽도 달 통신 서비스 계획을 종합적으로 추진하고 있다. 2021년 유럽우주국(ESA)은 2027년경 지속 가능한 달 공유 통신 및 항법 시스템(LCNS) 구축을 제안하는 '문라이트(Moonlight)' 계획을 발표했고, 2025년 최초의 '루나 패스파인더(Lunar Pathfinder)' 발사를 계획하고 있다. , 타원형 동결 궤도에서 기술 검증을 수행합니다.

2022년 일본 항공우주 탐사국(JAXA)은 달 남극 탐사선에 중계 통신, 항법 및 위치 확인 서비스를 제공하기 위해 타원 궤도에 8개의 위성을 배치할 계획인 달 항법 위성 시스템(LNSS)을 제안했습니다.

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