探月飞行的调相轨道

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1、第19卷第2期航天器工程V01．19No．22010年3月SPACECRAFTENGINEERING11探月飞行的调相轨道杨维廉(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要早期的探月飞行都采用直接由地球飞到月球的地月转移方式，探测器由运载火箭直接发送到地月转移轨道，这样做的好处是飞行时间比较短，只需3至5天的时间。20世纪90年代开始的新一轮探月活动中采用了一种新的飞行方式，探测器飞离地球前，先在绕地球飞行的调相轨道上运行若干圈，这样做的好处有三：一是可以在运载火箭能力不够的情况下，由探测器来补充；二是可以减小转移轨道中途修正的负担；三是可以扩大发射机会窗口。文章以嫦娥一号探测器及美、日

2、的两个月球探测器为例，详细讨论了这种新的飞行方式，同时还对我国后续探月计划的飞行轨道提出了初步建议。关键词月球探测运载火箭地月转移轨道调相轨道中间轨道中图分类号：V412．41文献标志码：A文章编号：1673-8748(2010)02—0011—06PhasingOrbitforLunarExplorationYANGWeilian(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Intheearlyageoflunarexploration，spacecraftwassentdirectly

3、totheMoononlaunchvehicles．Theadvantageofthiswayistosavethetransfertime，usuallythreetofivedaysaree—nough．Inthenewperiodoflunarexplorationactivitiesstartingfrom1990s，anewmeasureisa—doptedinwhichspacecraftwouldorbittheEarthforseveralrevolutionsbeforetransferingtowardtheMoon．Comparedwiththeoldwayoffligh

4、t，thenewonehasthreeadvantages．ThefirstisthatspacecraftcouldsharepartofenergyrequiredtoreachtheMoonwithlaunchvehicle；thesecondistOreducetheburdenformidcoursecorrection；thelastisthepossibilityofincreasingthelaunchopportunity．Inthispaper，adetaileddiscussionaboutthisnewtypeofflightiscarriedoutbasedonChi

5、neseCE一1missionaswellastwootherlunarmissionsofUSAandJapan．Andapreliminarysuggestionofflightorbitsfortheabove-mentionedmissionsisalsooffered．Keywords：lunarexploration；launchvehicle；translunartrajectory；phasingorbit；intermediateorbit引言我国的第一颗月球探测器嫦娥一号于2007年10月24日成功发射，并于11月7日进入离月面约200km的圆形极月轨道，整个飞行过程历时1

6、4d。发射嫦娥一号探测器的运载火箭是多次成功发射地球同步卫星的长征一3A，它所提供的是近地点收稿日期：2009-07—20；修回日期：2010—02—23基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：杨维廉(1941～)，男。研究员，博士生导师。1964年毕业于北京大学数学力学系数学专业。1981—1983年以公派访问学者身份在美国斯坦福大学航空航天系进修。主要从事轨道力学研究和航天使命分析设计工作。12航天器工程19卷200km，远地点51000km的大椭圆轨道。地月之间的平均距离约384000km。为了达到这样的距离，嫦娥一号在进入地月转移轨道前经历了一段绕地球飞行的调相轨道，卫星在调相轨道上，

7、利用自身的推进系统进行了三次近地点轨道机动后，进入地月转移轨道。经典的由运载火箭直接将探测器射入地月转移轨道的飞行只需3～5d[1

8、。调相轨道(PhasingOrbit)的概念在航天飞行中有着较为广泛的应用。这种概念不像椭圆轨道、双曲线轨道或者地球同步轨道、太阳同步轨道那样有特定的具体内涵，因此很难给出严格的定义。国际上对这个术语的一种解释性的定义是：“进入最终的轨道前所采用的临时性的轨道”(Te