基于双二体假设的载人登月中止轨道特性分析

中止能力是载人登月出现故障时保障航天员安全返回地球的基础。针对混合轨道的中止需求,建立直接中止、多脉冲中止和借助自由返回轨道中止等三种中止方式的轨道计算模型。利用该模型,主要分析了中止轨道在能量需求(用ΔV表征)和返回飞行时间等方面的特性。研究结果表明借助自由返回轨道中止所需能量只相当于最短返回时间直接中止的约1%～5%,但其返回飞行时间在初始段约为最短返回时间的7倍,并随地心距的增加而减小,直至与最短返回时间相当;多脉冲中止在能量需求和返回飞行时间方面均介于两者之间。仿真实例验证了三种中止轨道的有效性。

载人月球软着陆任务紧急中止轨道分析与设计

针对载人月球软着陆进程中,由载人飞船发动机失效引起的任务中止问题,首先分析主发动机失效可能引起的撞月轨道、环绕轨道、逃逸轨道等轨道类型及其特点;然后分析了中止任务执行的前提条件及中止过程的导航制导要求,在此基础上,考虑二体模型,提出普适的共面软着陆中止轨道计算方法;最后,在考虑登月飞船生保系统时间限制条件下,给出下降级主发动机失效情况下,撞月轨道的中止仿真算例。仿真结果表明,该方法可以实现登月飞船软着陆制动故障情形下的任务中止,能够确保飞船安全返回环月轨道。

载人登月近月段中止轨道特性分析与设计

近月段距离地球遥远,若飞船发生故障,将严重威胁航天员的生命安全.针对近月段制动引起的飞船主发动机失效从而导致的任务中止问题,首先分析由于主发动机失效可能引起的轨道类型以及与之对应的中止方式;然后在双二体假设下,提出普适的非共面近月段中止轨道计算方法.在此基础上,对中止轨道的特性进行分析,并给出中止轨道在能量消耗,飞行时间等方面的特性.最后,给出主发动机多种失效情况下的仿真算例.仿真结果验证了本文提出方法的有效性.

基于ACP方法的载人登月中止规划的计算实验研究

针对载人登月中止规划存在的不确定性因素,提出了基于ACP(Artificial systems,computational experiments,parallel execution)方法的载人登月中止规划框架,论述了该框架下人工系统和平行执行的初步设计,主要讨论了计算实验设计、分析和验证过程.针对中止规划时中止点状态误差的不确定性,提出利用短时间的累积观测值确定中止点状态误差的计算实验方法,并应用模拟退火单纯形混合算法求解从载人登月轨道上任一点返回地球的中止机动方案.最后给出基于正交实验设计的计算实验示例性算例,验证本文提出方法的有效性.

载人小行星探测轨道设计

文章应用Lambert理论对载人小行星探测的轨道进行设计。结合轨道设计的基本条件与假设,建立了基于Lambert问题的轨道模型,并进行了仿真验证,结果证明模型正确有效。采用该模型,以发射窗口在2045年编号为89136的载人探测小行星A为例,给出了轨道设计的结果,同时对不同的故障情况下任务中止轨道及其特性进行了分析,对探测器应急返回能力进行了探讨。

载人登月轨道设计方法及其约束条件概述

轨道设计问题是载人登月任务面临的一个最基本的问题,设计的优劣直接影响任务执行的效果、甚至成败。总结了国内外载人登月轨道设计的方法以及相关的研究成果,分析了载人登月自由返回轨道、混合轨道和任务中止轨道等三种类型轨道的特性,详细介绍了直接转移轨道设计的多种设计方法、约束条件、优化原则和飞行模式。