月球探测器返回轨道快速搜索设计

结合月球探测器返回地球的工程需求多约束背景,在双二体模型的假设下建立了一套理论解析模型,并采用二分法的搜索算法,快速实现了满足多种约束条件下的月地返回轨道设计。文中给出的搜索算法及流程快速有效,其结果可为轨道的精确设计提供良好的初值,对于要求返回的月球探测器设计工程任务具有一定的理论指导意义和应用价值。

月地转移轨道快速设计与特性分析

对采用直接大气再入方式的月地转移轨道,考虑大气再入界面参数和地面落点位置约束,提出了一种基于双二体模型的快速设计方法。该方法分为内外两层迭代循环,内层循环使月心段轨道和地心段轨道在月球影响球边界处连续,并采用Lambert问题与Newton-Raphson法相集合的方法求解满足再入角约束的地心段轨道参数;外层循环通过调整地心段轨道倾角和轨道置入时间使月地转移轨道满足地面落点位置约束。分析表明,存在四种类型的月地转移轨道满足大气再入界面约束,分别为降-降型、降-升型、升-降型和升-升型。在此基础上,对四种类型月地转移轨道的近地点地心距、置入分布点、再入点分布等特性进行了分析。仿真结果验证了所提出方法的有效性。

软着月任务窗口与轨道设计方法研究

建立了一套应用于多约束条件下软着月任务的窗口计算以及轨道设计方法。针对经历发射段、地月转移段、绕月段及动力下降段的月球探测器,综合考虑各个特征点的位置、光照、测控等约束,结合轨道特性,采用着月点→近月点→入轨点→发射点倒推的方式,快速确定探测器的发射窗口。在其中选择发射时刻后即可计算转移轨道的轨道根数初值,并搜索计算精确轨道。该方法对于我国月球探测后期工程的发射窗口计算与轨道设计工作有较重要的参考价值。

月球极轨探测器轨道方案设计

首先介绍了一种当前技术较为先进的奔月转移轨道方案——定相环形转移轨道 ,指出了其优缺点及可行的轨道修正方案。然后确定了对月观测型探测器轨道设计原则 ,并采用定相环形奔月转移轨道 ,从总体方案的角度给出了一个月球探测器轨道设计方案 ,提出了具体的设计与分析方法。最后以某月球探测器为例进行了计算 ,给出了设计结果。

嫦娥五号探测器多圈调相地月转移应急轨道设计与分析

针对嫦娥五号任务上升段末期火箭二级发动机可能出现的提前关机故障造成入轨半长轴偏差较大和中途修正速度增量超限问题,提出了多圈调相地月转移轨道应急控制策略。首先,分析了不同入轨半长轴偏差、中途修正时刻与中途修正速度增量消耗之间的关系;其次,针对半长轴偏差较大问题,基于微分改正算法与B平面参数,设计了解析窗口搜索与多圈调相地月转移轨道一体化求解算法,实现了调相圈数和周期的快速规划与地月转移轨道的联合求解,有效降低了速度增量消耗,提高探测器入轨半长轴偏差适应范围。通过仿真实例,验证了策略的正确性与可行性,并通过遍历半长轴偏差,给出了多圈调相地月转移轨道特性分析。研究结果可应用于中国后续(载人)月球探测任务应急轨道设计。