基于地月L1点的载人登月飞行方案分析

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1、第20卷第6期2014年11月载人航天MannedSpaceflightV01．20No．6NOV．2014·工程技术·基于地月￡，点的载人登月飞行方案分析高启滨，张洪礼，韩潮(北京航空航天大学宇航学院，北京100191)摘要：为解决传统载人登月方案中重型运载火箭难以研制、交会对接窗口选择困难等问题，提出了符合我国现有技术条件的基于地月厶点的载人登月方案设想。基于对圆形限制性三体模型和地月厶点特性的分析，将载人登月任务划分为不同的飞行阶段，研究了载人登月任务的规模、系统组成以及各舱段的质量分配等。通过与基于环月轨道方案各

2、参数的分析和对比，提出通过付出较小代价将基于环月轨道的载人登月方案转化为基于地月L点的载人登月方案的方法。结果分析表明，经方案转化，不但能充分发挥地月￡，点的优势，而且在一定条件下可以使节省燃料成为可能。关键词：地月L，点；载人登月；飞行方案中图分类号：v412．4文献标识码：A文章编号：1674—5825(2014)06-0562-07FlightSchemeofMannedLunarLandingMissionBasedontheFirstEarth-LunarLagrangianPoint(L1)GAOQibin，

3、ZHANGHongli，HANChao(SchoolofAstronautics，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Toovercomethedifficuhiesintraditionalflightscheme，suchasheavyrocketsaredi伍．culttodesign．andlaunchwindowcanbehardlychosen，aflightschemebasedonthefirstEach—LunarLagrangianPoint(

4、L1)wasproposed．Basedontheanalysisofthecircularrestrictedthree-bodymodelandtheEarth．LunarL，’Scharacteristics．flightofthemannedlunarlandingmissionwasdividedintoseveralstages．Thescaleofthemission．compositionofmannedlunarlandingsystemandmassestimationofeachcabinweres

5、tudied．Withadetailedcomparisonwiththeschemebasedonlunarorbit，wecouldfindalesscostlywaytotransforlnittotheflightschemebasedontheL1point．Theresultsshowthatbytransformation，theschemebasedonL1cannotonlytakeadvantageofthemeritsofL1，butalsoconsumelessfuelundercertainco

6、nditions．Keywords：TheFirstEarth—LunarLagrangianPoint(L1)；mannedlunarlanding；flightscheme1引言随着各航天大国深空和星际探测项目的不断推进，载人航天工程已成为一个国家高新技术创新发展水平的集中展示。2013年“玉兔号”月面探测器的成功着陆，标志着我国的月球探测技术再一次实现了重大突破，这使我国离载人登月的目标又近了一步。载人登月可以充分发挥人类探测的灵活性，能更好地对月球进行探测，同时也可把月球当作向星际航行的跳板，使人类向深空探测迈进

7、。载人登月飞行方案是成功实施载人登月任务的关键，目前，国内外已有众多学者对其进行了研究。根据登月计划是否在月球轨道附近和地球近地空间进行交会对接，可以将飞行方案基本分为四类：地球轨道不交会一月球轨道交会⋯、地球轨道收稿日期：2014-06—10；修回日期：2014-09-29基金项目：载人航天预先研究项目(010103)作者简介：高启滨(1990-)，男，硕士研究生，研究方向为飞行器设计。E—mail：sagqb@sa．buaa．edu．cn第6期高启滨，等．基于地月三。点的载人登月飞行方案分析563交会一直接返回、地球

8、轨道交会一月球轨道不交会、地球轨道交会一月球轨道交会旧’3J，其中，美国的阿波罗登月计划采用的是第一种方案，星座计划在前期论证时采用的是第四种方案¨，3'4

9、。从我国现有技术条件来看，由于运载能力的限制，实现像美国阿波罗载人登月计划的“地球轨道不交会一月球轨道交会”飞行方案有较大难度¨J。此外，对于着月点纬度高的情况