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[其他主题] 略论利用地月系拉格朗日点建立地月通讯系统

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zlaser 发表于 2013-12-15 02:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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1、如果要对月球进行比较深入的探测和开发,建立全月球的天基通讯线/测控系统是不可缺少的。但由于三体问题的复杂性,企图为月球寻找一条稳定的绕月轨道极为困难。在这种情况下,5个地月系拉格朗日点应被视为重要资源,具有特殊的重大价值。
2、如果在地月系拉格朗日L1点设立无线电通讯中继站,那么这个中继站的服务区域将可以覆盖几乎整个月球正面。有了这个中继站提供通讯中转,降落在月球正面的飞行器就可以不必携带大功率的通讯设备,从而节省出有效载荷质量给仪器设备;如果是载人飞船,则可以携带更多的生活保障物资。
3、如果能在L2点和L4/L5点设立无线电通讯中继站,就可以实现全月球表面除了两极之外的无线电通讯全覆盖。这对于未来探索月球背面,特别是在月球背面进行着陆考察,有着极为重要的意义。
icos 发表于 2013-12-15 03:08 | 显示全部楼层
我八卦一下啊,这次嫦娥三号发射的时候,也邀请刘慈欣去现场观摩了。可惜我们代表团有自己的任务,我也没和他攀谈。否则你的三体问题我一定好好问问大刘。
zhang 发表于 2013-12-15 06:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhang 于 2013-12-15 06:14 编辑

1. 在月球正面直接可以和地球联系,
2. 如果是载人任务,必然有飞船在月球轨道等待,自然可以中继通信
3. 如果是无人的月球背面任务,在较高的月球轨道放中继卫星可以维持很长时间。

所以,没有必要在 L2 设中继站
gnss 发表于 2013-12-15 06:53 | 显示全部楼层
发射这些中继站的成本有多高?
rottenweed 发表于 2013-12-15 11:12 | 显示全部楼层
还是老老实实发射环月卫星延时转发吧。
风之域 发表于 2013-12-15 11:20 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
rottenweed 发表于 2013-12-15 11:12
还是老老实实发射环月卫星延时转发吧。

到地月拉格朗曰点发射成本低,轨道更稳定,易于维护,关键是可以全天候转发数据,对于载人月背面探测,这是必须的。我觉得这是很好的创意。
风之域 发表于 2013-12-15 11:21 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
rottenweed 发表于 2013-12-15 11:12
还是老老实实发射环月卫星延时转发吧。

到地月拉格朗曰点发射成本低,轨道更稳定,易于维护,关键是可以全天候转发数据,对于载人月背面探测,这是必须的。我觉得这是很好的创意。
 楼主| zlaser 发表于 2013-12-15 11:36 | 显示全部楼层
zhang 发表于 2013-12-15 06:04
1. 在月球正面直接可以和地球联系,
2. 如果是载人任务,必然有飞船在月球轨道等待,自然可以中继通信
3. ...

探讨一下:
1、L1和L2点到月球的距离不到地月距离的一半,在这里设置通讯中继站可以大大降低着陆器所携带的通讯装置的重量、尺寸和能耗。
2、如果不是如美国的阿波罗计划那样只是以“登上去”为目的,而是有一个比较长期——几年,甚至十几年乃至几十年——的科考计划,那么光靠“在较高的月球轨道放中继卫星”似乎不够用。
zhang 发表于 2013-12-15 12:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhang 于 2013-12-15 12:17 编辑
zlaser 发表于 2013-12-15 11:36
探讨一下:
1、L1和L2点到月球的距离不到地月距离的一半,在这里设置通讯中继站可以大大降低着陆器所携带 ...

1. 降低不了多少,L1 / L2 离月球表面都太远了,尤其是 L2, 在那里的中继站自己和地球的联系都不容易。月球背面的科学任务不需要 100 % 时段的实时联系。月球轨道器定期飞越,接收上传数据就可以了。月球轨道器离月球表面近得多,都不需要用 high-gain antenna。

2. 既然做那么长的项目,如果站建在月球背面,必须中继通信,会在乎发射几个月球轨道器?L2 上的东西的寿命也不会很长。

3. 月球那么大,但适合建站的地方不多,大部分地方半个月热死,半个月没电,不适合人类生存,就是在极区附近有适合的地方。那里有始终见光(能源),也有始终不见光的地方(水冰),而且能和地球保持直接联系。在月球背面建载人站长期停留的可能性,可行性很低。
AKANG 发表于 2013-12-15 16:30 | 显示全部楼层
赞同,我也这么想过,特别是月球背面的通信。
lemoncap 发表于 2013-12-15 19:29 | 显示全部楼层
咋感觉L1 不是很稳定?
李14 发表于 2013-12-15 19:44 | 显示全部楼层
zhang 发表于 2013-12-15 12:15
1. 降低不了多少,L1 / L2 离月球表面都太远了,尤其是 L2, 在那里的中继站自己和地球的联系都不容易。月 ...

韦伯不是要放到L2点吗?
有没有用什么中继手段通信

点评

JWST 在地日 L2, 没有中继,也不需要中继,数据量不大  发表于 2013-12-16 02:03
protoss 发表于 2013-12-15 20:40 | 显示全部楼层
李14 发表于 2013-12-15 19:44
韦伯不是要放到L2点吗?
有没有用什么中继手段通信

此L2非彼L2,韦伯望远镜是放在太阳和地球的L2吧。
chinayx 发表于 2013-12-15 21:24 | 显示全部楼层
protoss 发表于 2013-12-15 20:40
此L2非彼L2,韦伯望远镜是放在太阳和地球的L2吧。


                               
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chinayx 发表于 2013-12-15 21:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 chinayx 于 2013-12-15 21:42 编辑
李14 发表于 2013-12-15 19:44
韦伯不是要放到L2点吗?
有没有用什么中继手段通信

由DSN,150万千米距离,速率8Mbps。升级到Ka波段的话会提升不少,(月球轨道LRO的传输速度为100M)

http://ntrs.nasa.gov/archive/nas ... 0196_2008026825.pdf
protoss 发表于 2013-12-15 22:51 | 显示全部楼层

你贴个图要说明的是啥呢?没搞懂你的意思。
 楼主| zlaser 发表于 2016-3-2 15:37 | 显示全部楼层

中国将发射中继卫星实现嫦娥四号在月球背面通讯

                        发表时间:2016-03-02 09:08:03
        
        
                        字号:[url=]A-[/url][url=]A[/url][url=]A+[/url]        
            
                                        关键字: 嫦娥四号嫦娥五号月球中继卫星嫦娥探月中继卫星月球背面               
                                       
        据新华社北京3月1日消息,全国政协委员、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士1日在接受新华社记者专访时表示,中国计划2018年前后发射嫦娥四号月球探测器,在月球背面软着陆。为“照亮”嫦娥四号“驾临”月球背面之路,一颗承载地月中转通信任务的中继卫星将在嫦娥四号发射前半年“布”到发地月拉格朗日L2点。
       

                               
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        地月拉格朗日L2点
        “人类探测器在月球背面软着陆是第一次。探月活动中,利用中继星实现地球与月球背面的通信,是中国人的创举。相当于距离月亮8万公里的地方‘布’了一个通讯站,可与地球保持全天候的通信。”叶培建说。希望这颗星是颗“长寿星”。这样,未来几年如果有别的国家探索月球背面,也可以得到中国中继星的通信服务。
        嫦娥四号原本是探月二期“落月任务”的备份星。嫦娥三号圆满完成月面软着陆后,经过一段时间的论证,嫦娥四号被赋予更新的任务和挑战——月球背面软着陆。截至目前,人类得到的月球背面的信息都是拍照得来的,都不是就地考察得来的。
        “月球背面和正面软着陆在‘落’月的本质上没有区别,嫦娥四号任务最大的难点在于人类在地球上无法与月球背面直接通信。地月关系有潮汐锁向,人类在地球上只能看到月球的正面,看不到月球背面和部分南北极。如果不解决通信问题,就不知道嫦娥四号有没有落到月球背面、落得好不好,是否正常开展月面工作。”叶培建说。
        如何解决地球和月球背面的通信问题?
        科学家们想到了中继。然而,实现中继的方法不止一个。比如,可以发射很多通信卫星绕着月球转,保证始终至少有一颗卫星绕到落在月球背面的嫦娥四号着陆器的通信范围,可以把信号传到地面。
        “还有一个同样有效但成本降低的方案——朝地月拉格朗日L2点发射一枚中继卫星。在脑海里画张几何图形:月球在中间,地球和中继卫星分别在月球两边。跟地球相比,月球比较小,所以位于中间的月球几乎遮挡不住地球和中继卫星时间的信号传播。只要月球附近的信号传到位于地月拉格朗日L2点的中继卫星,这颗中继卫星就实时对地通信。”叶培建说。
        祝福中继星发射成功,“照亮”嫦娥四号探索月球背面之路。(记者余晓洁 刘斐)
http://www.guancha.cn/Science/2016_03_02_352640.shtml
                   

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