月球返回再入着陆场位置选择限定因素分析

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1、第20卷第2期2011年3月航天器工程SPACECRAFTENGINEERINGV01．20No．225月球返回再入着陆场位置选择限定因素分析闵学龙潘腾郭海林(中国空间技术研究院，北京100094)摘要月球返回再入着陆场不仅影响月一地返回转移和返回再入飞行，同时也影响整个月球飞行任务的规划和设计。文章首先分析了航天器与地一月间的相对位置关系；结合月一地返回转移及返回再入轨道特性，理清了月球、地球着陆场和航天器三者在惯性空间内相对位置的内在约束关系；最后分析并通过仿真研究，明确了制约航天器返回再入着陆场位置选择的

2、限定因素，可为裁人月球飞行和月球取样返回任务的分析设计提供有益参考。关键词月球返回再入；着陆场位置；限定因素；仿真中图分类号：V474；TP391文献标志码：A文章编号：1673-8748(2011)02—0025-04AnalysisonSelectionConsiderationsofLunarExplorationMissionReentryLandingSiteMINXuelongPANTengGUOHailin(ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，C

3、hina)Abstract：Lunarexplorationmissionreentrylandingsiteaffectsnotonlythetrans-Earthandreen—trytrajectories．butalsothewholemissionanalysisanddesign．Soitslocationdeterminationisveryimportant．Thispaperstudiestherelativepositionsbetweenthevehicle，theMoonandtheEa

4、rth，andthecharactersofthetrans-Earthandreentrytrajectories，analyzessomeconsidera—tionsoflunarreentrylandingsitelatitudeanditscenterposition，andthengivessomeusefulcon。clusionswhichwillbeveryusefultotheanalysisanddesignofthefuturelunarsoilsamplingmis-sionsandm

5、annedlunarmissions．Keywords：lunarreentry；landingsite；selectionconsiderations；simulation1引言目前国际载人航天事业的发展正处于转变时期，各航天大国纷纷将目标瞄向载人月球及行星际探索，以求在未来的航天领域中占据主导地位。我国作为世界上第三个独立掌握载人航天技术并具备月球探测能力的国家，把载人航天同月球探测活动有机结合起来。在已取得宝贵工程经验的基础上，尽快实施月球取样并适时开展载人登月任务，显然对于提升我国的国际地位、增强综合国

6、力、推进航天科技发展及在新一轮国际空间力量挑战中占重要地位等方面具有重要的战略意义。月球取样或载人月球飞行任务必须保证取样航天器或航天员能够安全返回至指定地点，这是月球返回再入着陆场选择时需要保证的首要目标。月球返回再入地球着陆场的选择确定，显然对于月球取样及后继载人登月任务的实施具有重要意义。月球飞行任务与一般的近地飞行任务相比，其不同的显著特点之一，就是返回再入着陆场不仅影收稿日期：2010—08—30：修回日期：2010一10—28作者简介：闵学龙(1979一)，男。博士，从事航天任务分析与再入飞行动力学

7、研究工作。26航天器工程20卷响航天器月一地返回转移和返回再入飞行，同时也影响整个任务的分析设计[1]，其位置选择和大小确定十分重要。在近地返回式卫星和载人航天着陆场选择相关研究基础上[z]，对月球返回再入着陆场选择问题进行深入研究，理清影响着陆场位置选择的限定因素，可为载人月球飞行和月球取样等工程任务的分析设计提供有益参考。2航天器及地一月的空间相位关系为实现月球飞行安全返回并能够着陆在指定地点，必须保证航天器的再入轨道面在着陆时刻通过预定着陆场。由于航天器月一地返回再人参数就是其月一地返回转移轨道末端参数L

8、3]，且再入飞行时间相对较短，当航天器的横向机动能力不是很强时，其再入的横程一般也不大[4]，工程实施时通常可近似认为其再入轨道面与返回转移轨道面重合。因此为保证航天器能够返回到预定着陆场区，必须保证航天器的返回转移轨道面在着陆时刻通过着陆场。图1为地心惯性系oXYZ内航天器月一地返回轨道及其投影示意图。图1地心惯性系内月一地返回轨道及其投影示意图Fig．1Trans-Earthtra