[发明专利]一种基于火星静止轨道卫星的火星表面通信星座

说明书

本发明属于航天通信领域。本发明实施例提供一种基于火星静止轨道卫星的火星表面通信星座，所述星座建立火星表面各基地之间的通信链路，所述星座包括三颗火星通信卫星，所述三颗火星通信卫星均在火星静止轨道上运行，所述火星静止轨道为圆形，轨道高度为17019km，至少一颗所述火星通信卫星与所述火星表面各基地之间的通信链路采用Ku、Ka、Q或者V频段，或者采用激光通信。本发明实施例仅需较低的布置成本，就可以实现覆盖整个火星表面的大容量、高带宽稳定通信的要求。

技术领域

本发明属于航天通信领域，特别涉及一种基于火星静止轨道卫星的火星表面通信星座。

背景技术

火星直径约6794千米，在火星表面的距离较远（500km）的基地之间通信，如果直接在火星基地之间使用有线通信链路，地面设备布置的成本和难度太大；无线通信链路因为火星表面曲率和高差影响，长距离无法实现通信。而如果火星基地之间的通信，均通过地球中转，考虑到火星与地球距离约为5500万公里，火星与地球之间的通信延时达到6分钟以上，且对通信系统发射功率和接收灵敏度都有较高要求，非常不方便不经济。

火星静止轨道卫星是指运行方向与火星自转方向相同、运行周期与火星自转一周的时间相等的卫星。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种基于火星静止轨道卫星的火星表面通信星座，从而仅需较低的布置成本，就可以实现覆盖整个火星表面的大容量、高带宽稳定通信的要求。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于火星静止轨道卫星的火星表面通信星座，所述星座建立火星表面各基地之间的通信链路，所述星座包括三颗火星通信卫星，所述三颗火星通信卫星均在火星静止轨道上运行，所述火星静止轨道为圆形，轨道高度约为17019km，至少一颗所述火星通信卫星与所述火星表面各基地之间的通信链路采用Ku、Ka、Q或者V频段，或者采用激光通信。

本发明实施例的火星静止轨道，对火星地面静止，满足三个条件：卫星必须以与火星自转相同的速度和方向运行；轨道必须是圆形的；轨道的倾角必须为0º。第一个条件是明显的，如果卫星是对火星地面静止的，它的速度必须与火星旋转的速度相同，并且是固定的。第二个条件是由固定的速度和开普勒第二定律确定的，固定的速度意味着在相同的时间内必须扫过相同的面积，这只有圆轨道才能满足要求。第三个条件是因为如果轨道出现任何一点倾斜都会导致卫星向火星两极之一运动，因而就不可能对火星地面静止，只有0º倾角才能避免出现任何的向火星两极的运动，这意味着轨道是在火星的赤道面内。

本发明实施例的火星表面通信星座包括3颗火星静止轨道通信卫星，所述3颗火星静止轨道通信卫星相隔120º，均匀分布在火星静止轨道上。

本发明实施例利用3颗火星静止轨道通信卫星，建立火星表面各基地之间的通信链路，本发明的实施例具有如下优点：（1）利用火星静止轨道通信卫星进行火星表面各基地之间通信，可以省去在火星表面进行通信基础设施建设的巨大工程量和巨大代价；（2）利用一颗火星静止轨道通信卫星，即可覆盖火星约1/3表面的基地，由三颗火星通信卫星组成的星座可以形成覆盖整个火星表面的通信网络；本发明实施例至少一颗所述火星通信卫星与所述火星表面各基地之间的通信链路采用Ku、Ka或者Q\V频段，或者采用激光通信，因无大气干扰及雨衰影响，可以满足火星表面基地之间大容量、高带宽稳定通信的要求。

优选的，所述火星表面各基地之间的通信链路由所述火星通信卫星中继，不需要回传地球地面站。这样可以显著降低通信时延，提高系统可用性。

优选的，所述星座还包括一颗火星通信卫星，这一颗火星通信卫星在火星极地轨道上运行。这样可以增强对火星两极附近基地的覆盖。

优选的，所述火星通信卫星之间采用激光通信作为星间通信链路。这样可以实现容量更大、波束更窄、增益更高、速度更快、抗干扰性更强和保密性更好的通信。