用于月球南极PNT和直接对地中继任务的郁金香形轨道

这项几何研究评估了一个紧凑的七瓣、6:5共振郁金香形轨道星座，用于月球南极定位、导航和授时（PNT）以及直接对地中继服务。将郁金香形轨道与椭圆月球冻结轨道（ELFO）星座在NASA LunaNet服务卷2（SV2）上进行了比较，该服务卷覆盖南纬-75度以南的月球纬度。我们比较了六卫星郁金香基线与最小成本五卫星变体；两者使用相同的共享三体轨道，仅在卫星数量和沿轨相位上有所不同。性能根据三个初始运行能力C（IOC-C）指标进行评分：视线（LOS）链路可用性、月球增强导航系统（LANS）几何精度因子（GDOP）低于6，以及每日舱外活动（EVA）可用PNT窗口。两种郁金香星座都满足SV2上的所有三个IOC-C指标。六卫星配置以较大裕度满足要求：最差点每日GDOP可用性为75%，每日EVA支持为18小时。五卫星变体也通过，但裕度较薄：可用性为44%，EVA支持为10小时。与ELFO配置不同，郁金香形星座中的每颗航天器都保持连续的地球视线，为直接单跳地球中继提供了持续的几何机会。由于所有航天器共享一个三体轨道，初始定相和故障后重建简化为相邻轨道之间的沿轨漂移机动，筛选级估计表明机动成本较低。