【干货】周建华：基于地月拉格朗日点的新型卫星导航系统构想

现在的卫星导航系统是严格依赖于地面的操控，所以离开地面站以后这个系统就不能工作。在自然灾害或者军事行动当中，这样一个小系统可能性能就不能维持，在后现代计划当中都是立足于怎么不依赖地面系统还能够很好的工作。

目前，在不依赖地面下，能保证性能的时间可能只能支持一天，现在随着技术越来越好它也能支持几天。

卫星导航系统只是对地的，对地上空1000公里以内的飞行器能够支持导航。

学天文的都知道，在限制性三体问题上，地球和月球之间有五个拉格朗日点，一个围着月球旁边，一个是在和地球月球呈等边三角形位置上，还有一个在月球地球对面，这个动力学特性可以把飞行器打在这个地方，便利它的操控，维持这样的性能。用这样的性能我们就能支持刚才说的两大问题，一个是解决卫星导航系统在地面没有的时候它的精准在哪里，可以把我们的活动拓展，探空活动肯定在地月空间，在火星范围，这样的系统能够支持地月空间包括火星探测需要。

需要一些地面的链路，我们知道地球到月球是30万公里的范围，把卫星布上几个拉格朗日卫星，在卫星搭上一些链路，可以在这个星座当中选择几个卫星，和它共同构建成一个联合观测，这样的联合观测就可以支持深空探测器，也可以支持低轨网络、高轨网络和深空网络的所有运行。

在拉格朗日点上这样的一个星座，在纯粹的限制性三体问题下是不动的，但是实际上L5点是稳定的，其他点是不稳定的，一箭四星就把这个方案部署过去，可以通过一箭打四星，剩下轨道可以通过地面转移过去。

这么远的系统有这样很小巧的设备能够进行工作吗?这么距离远的时候我们提出来将来导航和导航系统之间工作的一个载荷，这样一个结构就可以通过一些空气的介质做这种助透剂的界限，加一些很少量的填充介质，做成这样一个结构的天线水平的时候可以多波柬扫描，这样就可以支持星和星之间的沟通。

相控阵这种方式可以做到工艺难度比较适中，性能又比较优良，它又比较轻巧，这样一个载荷一箭四星就可以发，只要把相应的配套载荷都拷上去，500公斤的载荷可以解决卫星的应用问题。我们的卫星的整个设计，可以采取这样一个结构。

这样一个系统怎么解决自主定轨的问题呢?我们知道卫星上的地球非常不能自主定轨，因为它受的引力是球对称的引力，这样一个系统如果没有地面精准给它的时候它是没法定轨的，我只要星星之间进行跟踪，在理论上可以在绝对的空间精准下把它的轨道定出来，它的原理就是我只要进行星间的观测，它就是可自主定轨的，不需要地面的依赖，只要星星之间的跟踪就可以了。我们选出来它的轨道，能够在稳定工作的周期轨道上进行工作。

这样一个系统可以保证所有的轨道在没有地面情况下可以实现拉格朗日卫星和导航卫星轨道测量精度，而且它这个时间实际上是不随离开地面时间的影响。

如果这样一个性能支持深空导航是什么情况呢?如果这样一个系统的性能在地月空间进行工作的时候，在环月轨道下它也能够得到好于100米的性能，如果链路支持在火星探测这个范围之内，同样的技术、同样的方法去算这个轨道，能够在优于1公里的范围，这样的性能就对深空导航，未来的人到月球的深空活动就能提供很好的支持。