从 EMLP-2 晕轨道向月球背面连续功率波束传输

本文聚焦于基于自由空间光通信（FSO）的无线功率传输（WPT），从地月拉格朗日点 -2（EMLP-2）传输到配备太阳能电池的接收光学天线，该天线可位于月球背面（LFS）的任何位置。评估了不同的太阳能卫星（SPS）配置，包括位于 EMLP-2 的单颗稳定卫星，以及在 EMLP-2 晕轨道上运行的单颗、双颗和三颗卫星，评估指标为 100% 的 LFS 表面覆盖率（SCP）和连续的地球可见性。研究发现，在 EMLP-2 晕轨道上采用半长轴长度为 15,000 km 的等距三卫星方案可为 LFS 提供完整的 SCP，这对于连续的 LFS 无线功率传输至关重要。在我们提出的动态地月空间模型中，地月系统的几何和时间参数被用于仿射变换。我们的动态模型使我们能够确定特定区域（如 LFS 南极）的全覆盖时间率。结果显示，等距双卫星方案在这些卫星绕 EMLP-2 晕轨道单次运行期间的 88.60% 时间内提供了 SCP=100%。最后，确定了随机收集功率 $P_H$ 的概率密度函数（PDF），并验证了从稳定 EMLP-2 卫星和绕 EMLP-2 晕轨道运行的卫星提取的仿真数据，涵盖了最小和最大视距（LoS）距离。虽然考虑了用于减轻随机对准误差的指向设备以适用于稳定和运行的 SPS，但对稳定卫星考虑了更好的指向精度。我们的模拟显示，对于稳定卫星，$P_H\le$41.6 W 的概率约为 0.5，而对于运行卫星情况，在 1 kW 发射功率下累积分布函数（CDF）为 0.99。