月球无人采样返回任务概念设想

《月球无人采样返回任务概念设想》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、!第!"卷!第#期航!天!器!工!程1234!"!.24#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$%!%年"月&'()*)+(,-*./0.**+0./!!!""月球无人采样返回任务概念设想彭!兢!黄!昊!向开恒!赵会光!舒!燕!北京空间飞行器总体设计部"北京!!%%%"5#摘!要!分析了无人月球采样任务!包括采样及封装方式分析!飞行过程选择与轨道初步方案!月面软着陆方式选择!月球轨道交会对接的需求!月面起飞上升的要点!地球大气高速再入返回器的外形选择等"在此基础上提出了三种不同的无人月球采样返回任务概念设想!并对其进行了简要比较和分析"关键词!月球探测#机器人#采

2、样#返回#任务分析#飞行过程中图分类号!156578!!文献标志码!(!!文章编号!!968:;65;"$%!%#%#:%%"":%9!"#$%&'("#)%*(+#",-./#-01"2"'($3-4&5(#+-#61%'/0#7(**("#'*./<=>?!@A(./@B2!C0(./DB=EF>?!G@(H@I=?IB>?!&@AJB>!KF=L=>?0>MN=NINF2O&PBQFQRBON&SMNFT*>?=>FFR=>?"KF=L=>?!%%%"5")E=>B#82*'0-$'$U=MM=2>B>B3SM=MO2RB3I>BRR2V2N=QMBTP3=>?B>W

3、RFNIR>T=MM=2>=MQ2>WIQNFW"=>Q3IW=>?MBTP3=>?B>WPBQXB?=>?TFNE2WM"O3=?ENPR2O=3FB>W2RV=NWFM=?>"M2ON3B>W=>?TFNE2W"T2WF2O3I>BR2RV=NRF>WFYZ2IM![H+#"3I>BRMIROBQF3=ON:2OOB>WRF:F>NRSN2FBRNEBNT2MPEFRF4-ERFFQ2>QFPNMBRFPINO2RBRWB>WB>B3SYFW=NEVR=FOQ2TPBR=M2>N2FBQE2NEFR49%:;"06*$3I>BRF]P32RBN=2>%R2V2N%M

4、BTP3=>?%RFNIR>%T=MM=2>B>B3SM=M%O3=?ENPR2O=3F的无人采样返回任务概念设想"并对其进行了初步!!引言的比较和分析(!"#6年!%月5日人类第一颗人造卫星成功发$!任务分析射后不到!年"!"#;年;月!6日"美国发射的第一&!:8'颗月球探测器先驱者%号!'=2>FFR%#"拉开了人<=>!无人月球采样及封装方式分析类月球探测活动的序幕(半个世纪以来"人类实施!#月球样品特性与采集区域的月球探测任务超过!%%次"其中既有无人的飞越)月球表面样品可分为两类$月表的月壤!颗粒直环绕)撞击)软着陆)巡视和采样返回任务"还有9次径"!QT#或月

5、岩!颗粒直径#!QT#(月球表层月壤成功的载人登月任务(在这些任务中"包括8次无和月岩外表面物质长期暴露在紫外线和宇宙射线的人采样返回任务和9次载人登月任务"共采集回了环境中"受到外空间的风化)氧化作用"某些有价值约8;$X?月球样品(的信息可能被抹去(因此从科学探测角度出发"希&"'从技术难度和对航天工程系统能力的要求来望获取一定深度的)未受空间环境影响的样品(看"采样返回任务的要求最高(本文对无人月球采采集区域可考虑地质现象丰富的地区)成熟月样返回任务进行了初步任务分析"提出了三种不同壤区和矿产资源丰富地区"同时还应考虑安排在过收稿日期!$%!%:%9:8%$修回日期!

6、$%!%:%;:!;作者简介!彭兢$!"6$^%!男!博士!高级工程师!从事航天器总体&轨道设计与控制专业研究工作"!%%!航!天!器!工!程!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"卷!去任务未曾取样过的区域"以期获得新的发现(!#发射段$#无人采样装置分析发射段由运载火箭将探测器送入预定轨道并分可能的月表采样方式包括$!!#铲*挖*夹取法"离"可能的发射方式包括$运载火箭直接将探测器发采用机械臂末端固定铲*挖*钳型采样器"适于表层射至地月转移轨道%发射地球停泊轨道"经停泊*调和次表层月壤采集"能实现多点)多次采样"但无法相轨道后探测器加速进入月地转移轨道%地球轨道保持月

7、壤层理信息(!$#钻取法"通过空心钻杆的取交会对接装配或基于空间站)航天飞机地月转移轨芯机构采集深层样品"能够得到样品的层理信息"但道(采样量受限"实现多次采样代价较高(对于无人月球探测任务"一般很少采用第三种在苏联月球:!9)$%)$5![I>B:!9)$%)$5#三次无方式"第一种和第二种方式较为常见(若经历地球人月球采样返回任务中"仅使用了钻取法"并且执行停泊*调相轨道"或者采用小推力过渡轨道"弱稳定任务时"实际钻取深度有一定的不确定性(因此建边界轨道等低能转移轨道"将导致飞行时间延长"轨议在着陆能力有保证的