黄江江 贾铂奇 张月婷

(中国科学院微小卫星创新研究院，上海 201203)

近年来，我国启动了一系列空间科学天文观测卫星项目，并积极与国际(主要以ESA为代表)合作，共同开拓人类对空间天文认知的边界，例如“天基多波段空间变源监视器”(SVOM)卫星、“爱因斯坦探针”(EP)卫星、“先进天基太阳天文台”(ASOS)卫星、“磁层-电离层-热层”(MIT)耦合星座。其中，有部分卫星科学观测任务段需要跨越近地轨道(LEO)至高椭圆轨道(HEO)，如MIT星座，卫星工作轨道由LEO转移至近地点为1Re(地球半径)、远地点为7Re的HEO任务轨道；“太阳风-磁层相互作用全景成像”(SMILE)卫星需要在LEO长期停留工作，并转移至近地点为5000 km、远地点为19Re的HEO任务轨道。这类卫星从初始轨道LEO至最终任务轨道HEO的转移过程中，存在大尺度星地距离变化和不同阶段卫星姿态指向变化的情况，到达最终HEO之后的整个任务运行期间同样存在这种情况。

目前，我国已成功开展多颗基于LEO的科学观测/探测卫星任务，如“全球二氧化碳监测”卫星、墨子号量子科学实验卫星，“悟空”暗物质探测卫星、太极一号微重力探测卫星[1]。现有应用于这类卫星的常规测控系统方案存在一定局限性，若直接应用于LEO至HEO测控任务中，存在天线合成干涉导致通信盲区、上下行通信链路余量不足、遥测速率单一而无法满足星地距离大尺度变化，以及GPS导航定位性能差甚至完全无法定位等方面的问题。

与LEO至HEO测控任务类似的项目，是我国的“嫦娥工程”和中国科学院的“地球空间双星探测”计划。……