Аннотация:

В работе исследованы замороженные и квазизамороженные окололунные орбиты как возможная основа низковысотных спутниковых систем связи и навигационного обеспечения Луны. Численное моделирование выполнено с использованием высокоточной динамической модели движения, включающей гравитационное поле Луны LP165, гравитационные возмущения от Земли и Солнца, а также давление солнечного излучения. Рассмотрены орбиты высотой 200–400 км при наклонениях от 0° до 90°. На основе серии из 349 численных экспериментов сформирован каталог замороженных и квазизамороженных орбитальных конфигураций, классифицированных по высоте, наклонению, эксцентриситету и ориентации орбиты. Показано, что замороженные орбиты в исследованном диапазоне параметров существуют лишь для отдельных сочетаний высоты и наклонения, преимущественно в околополярной области, тогда как устойчивые квазизамороженные режимы реализуются в более широких, но также ограниченных диапазонах параметров. Для найденных решений выполнена дополнительная проверка долговременной устойчивости на интервалах до десяти лет. Для ряда характерных случаев результаты численного моделирования сопоставлены с полуаналитическими решениями, полученными на основе усреднённой модели движения ( методом SELENA). Показано качественное согласие в локализации областей замороженных и квазизамороженных орбит, что подтверждает достоверность выявленных закономерностей и устойчивых орбитальных конфигураций. Установлено, что наиболее благоприятной областью для построения низколунных спутниковых систем является диапазон высот около 300–350 км, где наблюдается наибольшее число устойчивых замороженных и квазизамороженных орбитальных конфигураций. Исследовано влияние аргумента широты и долготы восходящего узла на сохранение свойств замороженности. Полученный каталог орбит использован при проектировании низколунных спутниковых группировок для системы LunarCubeNet. Выполнено сравнение различных архитектур группировок по трём критериям: покрытие поверхности Луны, непрерывность связи Земля–Луна и доля спутников, размещённых на замороженных и квазизамороженных орбитах. На основе проведённого анализа определены предпочтительные конфигурации низколунных ретрансляционных систем для перспективных лунных миссий.