典型约束的载人登月自由返回轨道窗口存在性判据

绕月自由返回轨道是载人登月任务试验期提高航天员安全返回地球能力的必要措施,典型约束条件下载人登月自由返回轨道窗口存在性判据是论证和决策任务具体年份和月份的重要基础工作。分析一组可能的典型工程约束条件:飞行模式、工程总体约束、运载火箭约束、载人飞船约束和地面测控支持约束等,提出基于双二体模型的轨道窗口存在性快速判据,将窗口存在性问题转化为含约束非线性规划问题求解。算例表明:该判据快速正确,可为载人登月工程论证和决策提供参考。

不同升降轨返回方式下定点返回轨道窗口解析分析方法

月地返回任务是载人月球探测任务实施的最后环节,建立恰当的定点返回轨道窗口分析方法可为任务设计和分析提供支持。现有的定点返回轨道窗口分析方法难以适应不同升降轨返回方式,且无法给出窗口的存在性必要条件。首先在地心惯性系下通过球面几何分析了月球反垂点与地球着陆场之间的关系,建立了升轨返回、降轨返回和先升轨再降轨返回等不同返回方式下定点返回轨道窗口的解析计算方法。然后考虑最大航程角和最小航程角约束,推导了着陆场纬度与返回轨道倾角需要满足的存在性必要条件,并建立了月球反垂点位置的解析修正模型。最后对地球不同纬度着陆场和不同返回方式的轨道窗口进行了仿真分析,给出了返回轨道倾角和着陆场纬度的选取建议,相关结论可为未来载人月球探测总体任务规划提供参考。