月球近旁转向技术研究

通过月球近旁转向 ,可以改变航天器的对地速度大小和方向。借助圆锥曲线拼接法可以对月球近旁转向问题进行初步分析。研究表明 :利用月球近旁转向技术发射地球静止卫星和逆向卫星可以节省速度增量 ,发射场的纬度越高 ,节省的速度增量越多。

基于激光干涉星间测距原理的下一代月球卫星重力测量计划需求论证

月球卫星重力测量是21世纪国际开展深空探测的发展趋势和追逐热点。月球重力场的精密测量是国际探月计划的重要组成部分,它决定着月球探测器的轨道优化设计和载人登月飞船月面理想着陆点的合适选取。本文首先介绍未来国际GRAIL(Gravity Recovery and Interior Laboratory)月球重力场探测双星计划的总体概述、关键载荷以及科学目标和研究方向。其次,重点阐述月球卫星观测模式可行性论证、月球卫星关键载荷的优化选取、卫星轨道参数的优化设计、仿真模拟研究的先期开展等我国将来月球卫星重力测量计划的实施建议。第一,由于高低/低低卫星跟踪卫星结合多普勒和甚长基线干涉系统观测模式(SST-HL/LL-Doppler-VLBI)对中长波月球重力场的探测精度较高,技术要求相对较低,月球重力场测定速度快、代价低和效益高,可借鉴地球重力卫星GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)系统的成功经验,对定轨精度的要求较低,而且可有效探测远月面区域的月球重力场信号,因此我国将来首期月球卫星重力测量计划采用SST-HL/LL-Doppler-VLBI观测模式较优。第二,我国应先期开展高精度的月球重力卫星关键载荷(激光干涉星间测距仪、非保守力补偿系统等)和地面Doppler-VLBI系统的研制工作。第三,月球卫星轨道高度(50～100 km)和星间距离(100±50 km)的优化设计是成功实施将来我国月球卫星重力测量计划的重要保证。第四,建议我国将仿真技术应用于月球重力卫星的方案论证、系统设计、部件研制、产品检验、实际应用、故障分析等研制和运行的全过程。本文的研究不仅对我国将来首期月球卫星重力测量计划的成功实施具有重要的参考价值,同时对未来国际太阳系行星重力探测的发展方向具有广泛的指导意义。

借助月球引力发射地球静止卫星研究

提出了借助月球引力从高纬度地区发射地球静止卫星的方法．利用圆锥曲线拼接法对地球静止卫星的发射问题作初步分析，然后采用精确数学模型进行精确分析．研究表明，当发射场纬度大于28°时，采用借助月球引力的发射方法可以节省能量．发射场的纬度越高，节省得越多．

编队卫星相对位置测量信息自主确定月球引力场的方法

针对月球远月面引力场的数据不能直接测量而导致其测量精度不高的问题,提出了一种基于双星编队的月球引力场自主确定方法。该方法考虑到月球引力场对编队卫星相对运动的影响,通过扩展卡尔曼滤波算法对星间距离测量数据的处理,利用观测量的测量值与一步预测测量值之间的偏差来修正一步预测状态值,从而得到状态估计量,即实现了卫星自主定轨以及月球引力场的自主确定。仿真结果表明,根据对编队卫星在7 430s内的相对位置测量数据的处理,卫星轨道位置和速度确定精度分别能达到5.04m和6.07×10^(-3) m/s;月球J2项摄动常数的精度能达到9.14×10^(-8) ;月球引力场常数的精度能达到3.47×10~7 m^3/s^2。此结果能在一定程度上改善现有的月球引力场模型,为我国"嫦娥工程"提供更多的技术资料。

FY-2气象卫星在轨管理工程测控关键技术(上)

介绍了风云二号(FY 2)地球静止轨道自旋气象卫星工程测控的关键技术。分析了位置保持、姿态确定、星蚀和日凌的原理,给出了位置保持、姿态控制策略和地影、月影、日凌预报算法。并提出了一种检验定姿结果正确性的方法,提供了相应的工程计算参数。这些策略都已成功地用于FY 2卫星的在轨管理工程测控。

地球静止轨道CW方程建模误差分析

针对地球静止轨道的小倾角、小偏心率的特点,本文在瞬时密切轨道坐标系推导分析了CW方程的各类误差要素,包括地球非球形摄动、三体引力等环境误差,以及线性化误差、非圆轨道相关误差等。采用误差线性化方法结合CW方程解析解得到了J_(2)、偏心率相关误差项的解析表达式。数值计算表明:地球静止轨道下CW方程的误差项要素较多,与相对运动构型的尺寸、漂移特性等均相关。二次项误差、偏心率相关误差、J_(2)项相关误差量级相当,是地球静止轨道CW方程的主要误差源,同时呈现出常数和低频波动相结合的误差形式,分析结果可作为地球静止轨道高精度相对导航和制导设计的理论依据。

利用卫星重力梯度数据恢复月球重力场模拟研究

月球重力场是目前大地测量学研究的热点问题。GOCE卫星的发射成功，为利用卫星重力梯度技术测定月球重力场提供了可能。本文回顾了月球重力场的恢复方法，研究了基于卫星重力梯度数据的月球重力场恢复，并在顾及有色噪声前提下，系统分析了不同噪声水平下以及不同梯度分量组合下的月球重力场恢复精度和可靠性。计算结果表明：100mE噪声水平下，联合Vxx、Vyy和Vzz恢复出的150阶次月球重力场模型不能满足当前月球重力场的精度要求，其全月球大地水准面误差均方误差（RMS）约30m，重力异常误差RMS约12mgal。10mE噪声水平下，仅利用Vzz获得的重力场模型精度要大大好于100mE噪声下三分量联合反演结果。若联合Vxx、Vyy和Vzz三分量，则月球重力场模型精度得到了进一步的提高，全月球范围内，其大地水准面误差RMS在0．1m左右，而重力异常RMS优于0．5mgal。

静止轨道遥感仪器可见光通道月球定标方法研究

介绍了一种以月球为在轨定标参考源的对静止轨道卫星辐射计可见光通道进行辐射定标的方法.以风云二号E星为研究范例,搜集选取地球圆盘业务图中出现的月球图像,以月球圆盘积分辐照度为考察对象,进行图像过采样修正、日月距离修正、星月距离修正和月相角修正等归一化数据处理,以序列的时间变化率评估风云二号E星辐射计可见光通道的长期响应衰减情况.结果表明,风云二号E星辐射计可见光通道的年衰减率约为2.17%,与其他定标方法的结果基本一致.借助月球定标技术能很好地实现对静止轨道卫星辐射计可见光通道的长期响应衰减的评估,为订正辐射计的辐射定标的系统性偏差提供了参考.

月球重力场模型研究进展和我国将来月球卫星重力梯度计划实施

本文介绍了基于国际探月观测数据建立的月球重力场模型:8×4、15×8、13×13、5×5、7×7、16×16-1/2/3、Lun60d、GLGM-1/2、LP75D/G、LP100K/J、LP165P、LP150Q和SGM90d;通过对比SST-HL/LL-Doppler-VLBI和SST-HL/SGG-Doppler-VLBI跟踪观测模式的优缺点,建议我国将来首期月球卫星重力测量计划采用SST-HL/SGG-Doppler-VLBI较优;其次,通过对比静电悬浮、超导和量子卫星重力梯度仪的优缺点,建议我国将来首期月球卫星重力梯度计划采用静电悬浮重力梯度仪;并建议我国将来首颗月球重力梯度卫星的轨道高度(50～100 km)选择在已有月球探测卫星的测量盲区,轨道倾角(90°±3°)设计为有利于月球卫星观测数据全球覆盖的近极轨模式。