探测器月地转移入射变轨策略优化设计

在探测器月球采样返回任务中,从环绕月球的轨道返回地球的转移入射考虑采用一次变轨或两次变轨的方案。其中,月地转移入射一次变轨方案要求采用大推力变轨发动机,难以实现高精度轨道控制。为此,文章提出将月地转移入射一次变轨机动改为分两次执行,两次间隔大约1天的优化策略。首先讨论了月地转移入射一次变轨的基本设计方法,然后给出了月地转移入射两次变轨方案的优化设计算法流程,并采用数值算例进行了说明。此外,还对月地转移入射三脉冲变轨方案和低能月地转移轨道展开了讨论,并在多方案比较分析的基础上,推荐了月球采样返回任务采用的月地转移入射变轨策略。

嫦娥五号任务月地转移轨道设计与实践

嫦娥五号任务是中国首个无人月球采样返回任务,月地返回飞行是该任务相比以往中国探月任务的全新环节,飞行任务与轨道设计面临着全新的挑战.受运载发射重量和国内着陆点高纬度等限制,嫦娥五号探测器采用了月球轨道交会对接后等待能量最优时机返回并以半弹道跳跃方式再入地球的飞行方案.这与前期美国Apollo载人登月任务和苏联Luna无人采样返回任务方案有很大不同.本文以嫦娥五号实际工程任务为背景,系统地介绍了嫦娥五号任务月地转移飞行任务和轨道设计的约束、模型、算法及实际工程实施考虑.针对现有算法在嫦娥五号任务中应用的不足,提出了一种新的解析月地入射制导策略,该策略可以求得从环月椭圆轨道出发的最优入射脉冲并精确瞄准再入点参数.设计了带分离扰动补偿的全目标瞄准月地返回中途修正制导策略,既保证了再入点参数的高精度瞄准又实现了再入点误差的快速收敛.嫦娥五号在轨飞行结果表明,所设计的月地转移轨道以及相应的制导策略满足工程实施要求,再入点参数达到了非常高的控制精度,飞行任务取得了圆满的成功.