On the design of the orbital constellation of a lunar global navigation satellite system

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Based on the results of numerical modeling and investigation of orbital structures in the lunar dynamic space, this article proposes an original orbital grouping of the lunar global navigation satellite system in quasi-frozen highly elliptical and highly inclined orbits. The proposed grouping has structural stability and provides effective navigation coverage. The search for such a configuration of the lunar GNSS was carried out by varying the positional orbital elements in wide ranges: the semimajor axis from 4 to 12 radii of the Moon, the eccentricity from 0 to 0.7, and the inclination from 40°to 65°.

About the authors

V. A. Avdyushev

Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Tomsk State University

Email: sch@niipmm.tsu.ru
Tomsk, Russia

N. A. Popandopulo

Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Tomsk State University

Author for correspondence.
Email: sch@niipmm.tsu.ru
Tomsk, Russia

References

  1. Zelenyi L., Petrukovich A., Khartov V.V. et al. Russian Lunar Space Program // Proc. 40th COSPAR Scientific Assembly. 2014. Moscow, Russia. Abstract ID. B0.1-5-14.
  2. Микрин Е.Л., Михайлов М.В., Орловский И.В. и др.Спутниковая навигация окололунных космических аппаратов и объектов на поверхности Луны // Гироскопия и навигация. 2019. С. 22–31.
  3. Дмитриев А.О., Москатиньев И.В., Нестерин И.М. и др. Анализ вариантов навигационных систем для Луны // Труды МАИ. 2021. № 118. С. 1–38.
  4. Carosi M., Capolicchio J., Tosti M. et al.Comparison among Orbital Constellation for a Global Lunar Satellite Navigation System // Proc. Joint 26th Ka and Broadband Communications Conference and the 38th International Communications Satellite Systems Conference. Virginia, USA. 2021.
  5. Walker J.G.Satellite constellations // J. British Interplanetary Society. 1984. V. 37. P. 559–571.
  6. Ely T.A.Stable Constellations of Frozen Elliptical Inclined Lunar Orbits // J. Astronautical Sciences. 2005. V. 53. Iss. 3. P. 301–316.
  7. Ely T.A., Lieb E.Constellations of elliptical inclined lunar orbits providing polar and global coverage // J. Astronautical Sciences. 2006. V. 54(1). P. 53–67.
  8. Howell K.C.Three-Dimensional, Periodic, 'Halo' Orbits // Celestial Mechanics. 1984. V. 32. Iss. 1. P. 53–71.
  9. Wang K., Li K., Lv S. et al.Multi-orbit lunar GNSS constellation design with distant retrograde orbit and Halo orbit combination // Scientific Reports. 2023. V. 13. Art.ID. 10158. doi: 10.1038/s41598-023-37348-x.
  10. Gao Z., Hou X. Coverage Analysis of Lunar Communication/Navigation Constellations Based on Halo Orbits and Distant Retrograde Orbits // J. Navigation. 2020. V. 73(2). P. 282–300. doi: 10.1017/S0373463320000065.
  11. Лидов М.Л.Эволюция орбит искусственных спутников под воздействием гравитационных возмущений внешних тел // Искусственные спутники Земли. 1961. Вып. 8. С. 5–45.
  12. Kozai Y.Secular perturbations of asteroids with high inclination and eccentricity // Astron. J. 1962. V. 67. P. 591–598.
  13. Shevchenko I.The Lidov–Kozai Effect — Applications in Exoplanet Research and Dynamical Astronomy. Springer International Publishing, 2017.
  14. Valtonen M.J., Karttunen H. The three-body problem. Cambridge University Press, 2005.
  15. Попандопуло Н.А., Александрова А.Г., Томилова И.В. и др. Численное моделирование динамики искусственных спутников Луны// Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы. 2022. Т. 56. № 4. С. 266–284. doi: 10.31857/S0320930X22040077.
  16. Spherical Harmonic ASCII Model of the gravity fields of Earth's Moon GRGM1200L. 2021.https://pds-geosciences.wustl.edu/grail/grail-l-lgrs-5-rdr-v1/grail_1001/shadr/gggrx_1200l_bouguer_sha.tab
  17. Folkner W.M., Park R.S.Planetary ephemeris DE438 for Juno // Tech. Rep. IOM 392R-18-004. Pasadena, CA: Jet Propulsion Laboratory, 2018.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».