地月系 L 2 点中继星激光测距成功率的估算

为了模拟位于地月系 L 2 点的中继星“鹊桥”与月球的位置关系，进而估算中继星激光测距的成功率，按照轨道周期约为14天的要求对中继星所在的晕轨道进行计算，建立了一个综合考虑望远镜抖动、大气抖动和预报轨道横向偏离的模型。从数值上给出了一条轨道周期为14.78天， X 方向（地月连线方向）振幅为12 493 km， Y 方向为34 596 km， Z 方向（垂直于地月轨道平面方向）为11 916 km的周期轨道。由于晕轨道的最小振幅远大于月球遮挡的临界振幅4 000 km，因此月球对中继星不存在遮挡问题。基于建立的测距成功率模型，根据昆明站（国际编号：7820）的激光测距系统对运行在该轨道上的中继星进行测距成功率分析，结果表明：测距成功率随着中继星横向轨道标准差的增大呈快速降低的趋势。对于中继星到测站的平均距离而言，当中继星没有横向偏离时，探测器产生的光电子数为0.151，成功率为14.07%；横向偏离2 km时，光电子数降为0.035，成功率降为3.46%。对比最近距离与最远距离的情况，无横向偏离的情况下，探测器产生的光电子数从0.174降为0.139，成功率从16.01%降为13.02%。该计算结果可为云南天文台1.2 m望远镜实现中继星激光测距提供参考。