环月飞行器精密定轨的模拟仿真

以中国正在实施的探月计划“嫦娥1号”工程为背景,分析了在中国联合S波段(USB)测控网和甚长基线射电干涉(VLBI)跟踪网的现有空间分布、观测精度水平下的环月飞行器精密定轨.采用的方法是模拟仿真计算,即首先模拟观测数据,然后在计入各误差源的影响后进行求解,并对解算结果进行比较.模拟仿真的工具是美国宇航局哥达德飞行中心的空间数据分析软件系统GEODYN.环月飞行的主要误差源是月球重力场, 为此首先讨论了目前精度最高的月球重力场模型JGL165P1的(形式)误差.在模拟了测距、测速以及VLBI的时延、时延率数据后,计入月球重力场的误差进行精密轨道确定. 定轨时采用了减缩动力学(reduced dynamic)方法,即选用合适的经验加速度参数吸收重力场误差对定轨的影响.结果表明对于一个不将月球重力场作为主要科学目标的探月计划(如“嫦娥1号”),减缩动力学方法是一个简单、有效地提高环月飞行器定轨精度的方法.

影响环月飞行器定轨精度的误差源分析

以我国正在实施的探月计划"嫦娥1号"工程为背景,在现有测控网分布、观测弧段以及尽可能接近真实情况的误差源等前提下,利用仿真模拟的方法对影响环月飞行器定轨精度的误差源进行了初步探讨和分析.重点考察了月球重力场误差、观测量精度、初始时刻的先验轨道误差以及观测资料类型等对环月飞行器定轨精度的影响.

环月飞行器返回轨道设计与优化

针对传统月地返回轨道设计方法在从初始轨道直接转移的局限性,提出一种基于Lambert问题的月地转移轨道设计方法。该方法重新选取了轨道约束参数,并在笛卡尔坐标系下建立了返回轨道动力学模型,并基于该模型全面分析了返回轨道关于约束参数的变化特性。此外,针对带有约束条件的返回轨道优化设计问题,提出了快速收敛的函数构造法,并给出了有效的目标函数形式。以某一在轨环月飞行器的轨道参数作为初始轨道进行返回轨道计算,结果验证了所提出返回轨道设计方法以及函数构造法的有效性。

122次探月任务

在过去的122次探月任务中,有—多半可以说是成功的。而这些探月尝试绝大多数都是由两个国家发起的:美国和苏联。美苏之外第一个向月球送去探测器的国家是日本,它在1990年发射的飞天号(Hiten)探测器成功飞掠月球,并释放了环月飞行器羽衣号(Hagoromo).此后,欧洲、中国和印度也加入了探月俱乐部。今年4月,以色列非营利组织SpacelL企图成为第一个让飞船在月面着陆的私人机构,但最终失败了。尽管月球看似近在咫尺,但对于大多数国家来说,它依然遥不可及。