定常推力登月飞行器最优软着陆轨道研究

完成了推力幅值恒定的登月飞行器最优软着陆轨道的研究。建立了用于描述软着陆轨道任务的完整系统模型。通过将参数化方法和序列二次规划(SQP)方法应用于归一化处理后的模型,得到了飞行时间最优的轨道。

登月飞行器软着陆的非线性最优控制(英文)

主要考虑登月飞行器软着陆控制的问题。制导律和控制器的设计分两步完成。首先,利用一个微分同胚变换和一个非线性输入补偿,可以将登月飞行器的非线性动态模型转换成一个线性系统。然后利用经典最优控制理论中的由拉方程,标准最优制导律的解析解既可给出。第二步,利用H∞控制理论,我们设计了一个最优反馈控制器保证了实际系统可以鲁棒渐进追踪最优标准轨道。最后通过仿真,可以看出飞行器实现了软着陆控制,着月速度小于给定值,说明方法的可行性和有效性。

小推力登月飞行器轨道初步研究

进行了基于二体模型和平面三体模型的登月飞行器轨道控制方法的初步研究。首先研究了在二体模型下 ,基于逃逸条件和“远地点可达”条件不同推力作用下的飞行器运动仿真。接着将“远地点可达”概念应用于平面三体模型下的向月飞行的轨道研究 ;完成了从近地低轨道到月球影响球附近的轨道飞行控制方法的研究。仿真结果证明了使用“远地点可达”概念完成地球逃逸段发动机推力终点选择的可行性。

定常幅值小推力登月飞行器轨道研究

进行了基于平面三体模型的登月飞行器轨道控制方法的研究 ;研究了从近地低轨道到近月低轨道的飞行轨道 ;给出了在地球逃逸段、惯性漂移段和月球捕获段的运动轨迹和关键点的参数。提出使用“远地点可达”概念完成了地球逃逸段发动机推力终点的选择和使用飞行器相对月心能量完成了在月球捕获段止推发动机工作初始点的选择。

登月飞行器软着陆轨道的遗传算法优化

为了完成对月球土壤的取样等科学任务,必须确保某些有效载荷安全降落在月球表面。该文完成了将遗传算法应用于推力幅值恒定的登月飞行器软着陆轨道的优化研究。通过将求解最优控制的参数化方法和浮点数编码的遗传算法(FGA)优化方法结合,并应用于归一化的二体模型,得到了燃料最优的软着陆轨道。仿真结果表明,利用遗传算法进行登月飞行器软着陆轨道优化研究无初值敏感问题,并可搜索到全局最优的轨道。

登月轨道的受摄模型及受摄影响的估计

登月轨道穿越了两个引力作用范围(地球和月球)，把登月轨道近似看作两个受摄二体问题轨道的拼接，考虑到登月轨道的具体特点后，选择了满足精度要求的数值积分工具和摄动模型并将其简化。

诺格将为金道钉设计登月舱

美国要送人上月球的金道钉公司近日宣布选定由老牌航空航天厂家诺斯罗普。格鲁曼公司来为其设计私营登月飞行器。诺鲁公司上世纪60年代（当时称为格鲁曼公司）曾建造了美航宇局阿波罗登月计划下的首批载人登月舱。阿姆斯特朗和奥尔德林1969年实现首次载人登月时所乘坐的“鹰”登月舱就是该公司的产品。而现在，该公司将设计一种飞行器，以帮助金道钉公司在本年代末实现其在月球和地球之间经常性地往返运送人员的目标。该公司2012年12月宣布了其大胆的计划，希望向其它国家、研究机构乃至某些富豪出售月球探险服务。

诺格将为金道钉设计登月舱

1月3日，美国要送人上月球的金道钉公司宣布选定由诺斯罗普.格鲁曼公司来为其设计私营登月飞行器。诺格公司上世纪60年代（当时称为格鲁曼公司）曾建造了美航宇局阿波罗登月计划下的首批载人登月舱。阿姆斯特朗和奥尔德林1969年实现首次载人登月时所乘坐的“鹰”登月舱就是该公司的产品。而现在，该公司将设计一种飞行器，以帮助金道钉公司在本年代末实现其在月球和地球之间经常性地往返运送人员的目标。该公司2012年12月宣布了其大胆的计划，希望向其它国家、研究机构乃至某些富豪出售月球探险服务。公司通过市场研究发现，一旦启动，它可在1O年里开展15次～25次这类飞行，每次飞行的价格约为15亿美元。公司官员称，这些飞行将可选用已有或在研的火箭和飞船，唯一必须从头设计建造的大型设备是登月舱。

基于高斯—伪谱法的月球定点着陆轨道快速优化设计

利用高斯伪谱法(Gauss Pseudospectral Method,GPM),对登月飞行器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究。将控制变量和终端时间一同作为优化变量,同时离散控制变量与状态变量,对最优控制问题进行求解。并针对GPM的特点,设计了从求取初值到高精度参数的软着陆轨道优化策略。利用此方法求取了月面着陆可达区域,在此基础上对定着陆点最优轨道进行了设计。仿真结果表明此方法具有较强的鲁棒性和快速收敛性。

级间设计人机联合探月方案

利用登月飞行器的级间组合设计方法对载人登月飞行器的构造进行设计,在级间方案的论证中分析了不同组装模式对运载火箭能力的需求,建立了航天员和机器人联合探测的载人登月方案。级间组合方法可为应转移飞行器和登月飞行器设计提供另一种思路,根据飞行器级间的不同组合方式对登月飞行器的质量规模进行了初步估算,并对比了不同飞行方案对运载火箭能力的需求,研究可为我国首次载人登月任务方案提供参考。

美国载人重返月球计划评估

1背景自2017年美国总统特朗普发布“航天政策1号令”以来,美国国家航空航天局(NASA)积极规划2028年实现人类重返月球的相关活动。2019年3月26日,美国副总统彭斯在国家航天委员会第五次会议上提出,要提前4年,即2024年实现航天员登陆月球南极地区,要求NASA“使用一切必要手段”确保登月任务取得成功。为此,NASA重新规划载人登月时间表和任务细节,发布了《飞向月球:NASA月球探索战略计划》。2020年4月,NASA选定3家公司开展登月飞行器方案论证;5月发布《阿尔忒弥斯协定:为安全、和平、繁荣未来之原则》(Artemis Accords),以下简称《阿尔忒弥斯协定》,为美国主导下的探月活动明确国际法律基本原则和规则框架,进而影响和推动国际社会就太空资源活动的合法性达成共识。10月13日,美国等八国正式签署了《阿尔忒弥斯协定》。

火星代码

随着火星探测的使命目趋复杂，航天飞行器的硬件和软件规模及复杂性都有所增加。比如MSL（火星科学实验室，即“好奇号”）承载的代码比之前所有登月飞行器总和还多。不像普通的嵌入式软件，航天飞行器的软件是仅有单一任务且针对独立对象的罕见阵列，

基于高斯伪谱法的月球软着陆轨道的数值分析

月球软着陆是月球探测技术发展的关键所在,针对月球软着陆过程中的着陆轨道设计、着陆过程最优控制的实际问题进行定量分析,运用高斯伪谱法将问题转化为求解满足一定性能指标和约束条件的最优控制问题以确定月球软着陆的最优控制策略;分析着陆区域数字高程图,得到月球最优着陆区域.