Способ радиосвязи с землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной (невидимой) стороне луны и система для осуществления данного способа



Способ радиосвязи с землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной (невидимой) стороне луны и система для осуществления данного способа
Способ радиосвязи с землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной (невидимой) стороне луны и система для осуществления данного способа
Способ радиосвязи с землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной (невидимой) стороне луны и система для осуществления данного способа

 


Владельцы патента RU 2474959:

Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") (RU)

Изобретение относится к технике связи. Технический результат состоит в создании постоянной радиосвязи лунной базы на обратной стороне Луны. Для этого три лунных спутника-ретранслятора выведены в точки либрации системы Луна-Земля, через которые осуществляется связь расположенной на обратной стороне Луны лунной базы с земными станциями. Причем первый спутник-ретранслятор расположен на условной оси Земля-Луна с противоположной от Земли стороны и соединен радиоканалом VHF, Ка и Кu диапазонов с ретрансляционной станцией и удаленными станциями. Второй спутник-ретранслятор расположен на орбите Луны, опережая Луну по ходу движения на 60 градусов относительно условной оси Земля-Луна. Третий спутник-ретранслятор расположен на орбите Луны с отставанием от Луны по ходу движения на 60 градусов относительно условной оси Земля-Луна. Связь с Землей происходит при помощи системы радиосвязи по каналам: приемопередающая станция связи Земли - второй спутник-ретранслятор - первый спутник-ретранслятор - ретрансляционная станция и приемопередающая станция связи Земли - третий спутник-ретранслятор - первый спутник-ретранслятор - ретрансляционная станция, одновременно система связи осуществляет связь с подвижными объектами на поверхности Луны. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области космонавтики, а именно к системам космической радиосвязи. В программах освоения Луны, разрабатываемых рядом передовых стран, в том числе Российской Федерацией, одним из первых шагов является создание постоянно действующей обитаемой лунной базы (ПЛБ) на видимой стороне Луны. Следующим шагом станет создание обитаемой лунной базы на обратной стороне Луны.

Из уровня техники известно изобретение «Спутниковая система связи», патент JP 09-223995 опубл. 26.08.1997, в котором система связи обеспечивает непрерывную связь между Луной и Землей, включая объекты, находящиеся на обратной (невидимой) стороне Луны, с помощью станций, находящихся на видимой стороне поверхности Луны и поверхности Земли, и спутников-ретрансляторов, одного на стационарной орбите Луны и двух на геостационарной орбите Луны и двух на геостационарных орбитах Земли, сдвинутых по широте на 120°. Недостатком изобретения является использование спутников-ретрансляторов на стационарных орбитах Луны, так как вследствие особенностей гравитационного взаимодействия Луны и Земли стационарные орбиты Луны неустойчивы и не могут использоваться для размещения на них спутников-ретрансляторов.

Технический результат заявленного изобретения заключается в создании постоянной радиосвязи лунной базы на обратной стороне Луны с Землей.

Технический результат достигается тем, что способ радиосвязи с Землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной (невидимой) стороне Луны. заключающийся в том, что три лунных спутника-ретранслятора размещают в точках либрации системы Земля-Луна, причем первый лунный спутник-ретранслятор расположен на условной оси Земля-Луна с противоположной от Земли стороны, второй лунный спутник-ретранслятор расположен на орбите Луны, опережая Луну по ходу движения на 60 градусов относительно условной оси Земля-Луна, третий лунный спутник-ретранслятор расположен на орбите Луны с отставанием от Луны по ходу движения на 60 градусов относительно условной оси Земля-Луна, при этом радиосвязь с Землей осуществляется одновременно по двум каналам: приемопередающая станция связи Земли - второй лунный спутник-ретранслятор - первый лунный спутник-ретранслятор - ретрансляционная станция и приемопередающая станция связи Земли - третий лунный спутник-ретранслятор - первый лунный спутник-ретранслятор - ретрансляционная станция, связь с подвижными объектами на поверхности Луны осуществляется через первый лунный спутник-ретранслятор по радиоканалам Ka и Ku диапазонов через ретрансляционную станцию, расположенную на обратной стороне Луны, и удаленные станции, распложенные на Луне.

Система для реализации способа радиосвязи с Землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной стороне Луны включает в себя ретрансляционную станцию, расположенную на обратной стороне Луны, три лунных спутника-ретранслятора, через которые осуществляется связь расположенной на обратной стороне Луны лунной базы с земными станциями, при этом приемопередающая станция связи Земли соединена радиосвязью со вторым лунным спутником-ретранслятором, второй лунный спутник-ретранслятор соединен радиосвязью с первым лунным спутником-ретранслятором, первый лунный спутник-ретранслятор соединен радиосвязью с ретрансляционной станцией, приемопередающая станция связи Земли соединена радиосвязью с третьим лунным спутником-ретранслятором, третий лунный спутник-ретранслятор соединен радиосвязью с первым лунным спутником-ретранслятором, при этом связь с подвижными объектами на поверхности Луны осуществляется через первый лунный спутник-ретранслятор по радиоканалам Ka и Ku диапазонов через ретрансляционную станцию и удаленные станции.

Размещают лунные спутники-ретрансляторы (ЛСР) для связи ПЛБ с Землей в точках либрации системы Земля-Луна, в которых выполняется требование одновременной видимости Земли и ПЛБ, расположенной на обратной стороне Луны (точки Лагранжа L2 (поз.1), L4 (поз.2), L5 (поз.3), см. фиг.1).

Точка L1 (поз.4, фиг.1) расположена на условной оси Земля-Луна на расстоянии 56, 5 тысяч км от центра масс Луны со стороны Земли.

Точка L2 расположена на условной оси Земля-Луна на расстоянии 65, 9 тысяч км от центра масс Луны с противоположной от Земли стороны.

Точка L3 (поз.5, фиг.1) расположена на пересечении условной оси Земля-Луна с орбитой Луны противоположной от Луны стороны.

Точка L4 расположена на орбите Луны, опережая Луну по ходу движения на 60 градусов.

Точка L5 расположена на орбите Луны с отставанием от Луны на 60 градусов.

Используются одновременно два канала связи с Землей, что повышает надежность системы связи и повышает ее пропускную способность. При этом каналы выглядят следующим образом. Первый канал: Земля - ЛСР2 (точка либрации L4) - ЛСР1 (точка либрации L2) - ретрансляционная станция (PC) на территории ЛБ. Второй канал: Земля - ЛСР3 (точка либрации L5) - ЛСР1 (точка либрации L2) - ретрансляционная станция.

Для построения системы связи ПЛБ - Земля мог бы использоваться спутник-ретранслятор, располагаемый в точке либрации L2. Но при использовании точки L2 Луна будет частично экранировать радиолинию ЛСР - Земля.

Поэтому в системе радиосвязи ПЛБ с Землей предлагается использовать ЛСР, располагаемые в трех точках либрации L2, L4, L5, (см. фиг.1).

Аналогично строится дублирующий канал связи Земля - ПЛБ через ЛСР3 (точка либрации L5), ЛСР1 и ретрансляционную станцию (PC).

Такое построение радиоканалов Земля - ПЛБ решает задачи обеспечения высокой надежности системы связи путем частичного дублирования радиолиний либо удвоения суммарной пропускной способности при передаче по радиоканалам Земля - ПЛБ через ЛСР2 и ЛСР3 различной информации.

В целом система радиосвязи ПЛБ должна обеспечить постоянный обмен информацией между ПЛБ и Землей. Для решения этой задачи в состав системы постоянно действующей обитаемой базы на обратной стороне Луны войдут следующие подсистемы: подсистема магистральной связи с Землей через ЛСР: подсистема связи с подвижными объектами на поверхности Луны (космонавты, луноходы) и наиболее удаленными объектами ПЛБ (полигон исследования лунного грунта, взлетно-посадочный комплекс). Структура подсистемы магистральной связи с Землей (ПМС) представлена на фиг 2. Ретрансляционная станция (PC) (9 на. фиг.2) в составе подсистемы поддерживает постоянную связь с Землей через лунные спутники-ретрансляторы ЛСР1 ЛСР2 и ЛСР3 (см. 6, 7, 8 на фиг.2). Таким образом, спутник ЛСР1 (6) функционально входит как в состав подсистемы магистральной связи с Землей, так и в состав подсистемы связи с удаленными и подвижными объектами. При этом он имеет отдельные антенны и транспондеры для работы в указанных системах, за исключением радиоканала ЛСР1 - PC. который является общим для обеих подсистем.

На Земле устанавливаются три приемопередающие станции связи (10, 11, 12, см. фиг.2), разнесенные по долготе на 120о и ведущие связь с ПЛБ поочередно, по мере вращения Земли и Луны.

Для создания подсистемы связи с подвижными и удаленными объектами (см. фиг.3) используется лунный спутник-ретранслятор ЛСР1 (поз.13. фиг.3), выводимый в точку либрации L2 (поз.14, фиг.3), отстоящую от поверхности Луны на 64 тыс. км. При этом видимая подспутниковая область составит часть сферы на поверхности невидимой части Луны.

В этой области должна быть расположена ПЛБ (поз.15, фиг.3) и находиться все объекты, с которыми необходимо поддерживать связь.

При выходе космонавтов на поверхность Луны обеспечивается телефонная связь с каждым из них и прием биотелеметрической информации о состоянии здоровья космонавта.

В состав объектов, удаленных от основной части ПЛБ, входят радиостанции для связи с подсистемой сбора, обмена и обработки информации через ЛСР1. Эти радиостанции имеют наименование - удаленные станции (УС).

При работе с луноходами и удаленными неподвижными станциями (УС) необходимо обеспечить обмен с ними достаточно большим объемом информации, что требует использования в радиоканалах остронаправленных антенн.

Антенны УС будут постоянно направлены на ЛСР1, а антеннам луноходов необходимо обеспечить автоматическое наведение на ЛСР1.

Использование остронаправленной антенны с автоматическим наведением в скафандре практически невозможно. Поэтому, учитывая, что объем информации обмена с космонавтами невелик, в каналах связи с космонавтами целесообразно использовать метровый диапазон радиоволн, в котором достаточно просто обеспечивается конструкция всенаправленной антенны.

Для обмена информацией с космонавтами, луноходами и удаленными станциями на ЛСР1 устанавливаются два отдельных трансподера с выходами на приемопередающие антенны метрового и Ku-диапазонов.

В радиолиниях ЛСР - PC циркулирует максимальный объем информации, который складывается из потоков информации, передаваемых с Земли на ПЛБ по двум спутниковым каналам, и потоков информации между ПЛБ и удаленными станциями, луноходами и космонавтами. В радиолиниях ЛСР - PC целесообразно использовать Ka-диапазон радиоволн и фазовую модуляцию BPSK.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет обеспечить постоянную радиосвязь ПЛБ с Землей, а также обеспечить постоянную радиосвязь ПЛБ с подвижными и неподвижными объектами, находящимися на поверхности Луны.

1. Способ радиосвязи с Землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной (невидимой) стороне Луны, заключающийся в том, что три лунных спутника-ретранслятора размещают в точках либрации системы Земля - Луна, причем первый лунный спутник-ретранслятор расположен на условной оси Земля - Луна с противоположной от Земли стороны, второй лунный спутник-ретранслятор расположен на орбите Луны, опережая Луну по ходу движения на 60 градусов относительно условной оси Земля - Луна, третий лунный спутник-ретранслятор расположен на орбите Луны, с отставанием от Луны по ходу движения на 60 градусов относительно условной оси Земля - Луна, при этом радиосвязь с Землей осуществляется одновременно по двум каналам: приемопередающая станция связи Земли - второй лунный спутник-ретранслятор - первый лунный спутник-ретранслятор - ретрансляционная станция и приемопередающая станция связи Земли - третий лунный спутник-ретранслятор - первый лунный спутник-ретранслятор - ретрансляционная станция, связь с подвижными объектами на поверхности Луны осуществляется через первый лунный спутник-ретранслятор по радиоканалам Ка и Ки диапазонов через ретрансляционную станцию, расположенную на обратной стороне Луни, и удаленные станции, расположенные на Луне.

2. Система радиосвязи с Землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной невидимой стороне Луны включает в себя ретрансляционную станцию, расположенную на обратной стороне Луны, три лунных спутника-ретранслятора, через которые осуществляется связь расположенной на обратной стороне Луны лунной базы с земными станциями, при этом приемопередающая станция связи Земли соединена радиосвязью со вторым лунным спутником-ретранслятором, второй лунный спутник-ретранслятор соединен радиосвязью с первым лунным спутником-ретранслятором, первый лунный спутник-ретранслятор соединен радиосвязью с ретрансляционной станцией, приемопередающая станция связи Земли соединена радиосвязью с третьим лунным спутником-ретранслятором, третий лунный спутник-ретранслятор соединен радиосвязью с первым лунным спутником-ретранслятором, при этом связь с подвижными объектами на поверхности Луны осуществляется через первый лунный спутник-ретранслятор по радиоканалам Ка и Ки диапазонов через ретрансляционную станцию и удаленные станции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам спутникового наземного позиционирования, и может быть использовано для определения местоположения и навигации потребителя.

Изобретение относится к многополосной схеме связи и предназначено для преодоления проблемы отношения пиковой мощности к средней мощности, а также для улучшения передачи и приема сигналов при передаче и приеме идентификационной информации нескольких полос частот.

Изобретение относится к системе мобильной связи, в которой осуществляют обновления системной информации, передаваемой посредством заголовка суперкадра, и предназначено для повышения эффективности потребления мощности терминалом.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в дуплексных системах связи с временным разделением. .

Изобретение относится к области радиосвязи, а именно к системам радиосвязи, и может быть использовано для организации систем подвижной радиосвязи (сотовой связи) с возможностью определения местоположения абонентов и предоставления дополнительных услуг.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области связи в авиации, и может быть использовано, в частности, для обеспечения несинхронных обменов цифровыми сообщениями между информационной системой самолета и информационной системой авиационной компании на земле.

Изобретение относится к системам беспроводной связи, а конкретнее к использованию опорного сигнала для поддержки унаследованного пользовательского оборудования LTE А, и предназначено для повышения производительности за счет отправления сигнала несколько раз по разным передающим антеннам.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для управления мощностью обратной линии связи на канале трафика. .

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться для передачи дискретной информации в тропосферных линиях связи

Изобретение относится к беспроводной связи

Изобретение относится к системе мобильной связи, использующей передачу и прием системной информации, и предназначено для уменьшения влияния ретрансляции системной информации 1 (SI-1) на диспетчеризацию другой системной информации (SI)

Изобретение относится к системе мобильной связи
Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в составе систем радиосвязи, использующих широкополосные фазоманипулированные радиосигналы

Изобретение относится к области информационных и телекоммуникационных технологий

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в космической технике

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в сетях радиосвязи широкого применения, в частности, в ведомственных радиосетях коротковолновой (KB) радиосвязи стационарного и мобильного базирования

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи, технический результат состоит в повышении пропускной способности
Наверх