月球探测器环月段返回速度影响因素研究

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1、V01．24No．4航天器工程第24卷第4期!!墨里垒鱼兰垦堡垒里!垦堕生!堕垦兰墨!堕鱼!!!!生!旦月球探测器环月段返回速度影响因素研究饶建兵1向开恒1彭坤2(1北京电子工程总体技术研究所，北京100854)(2北京空间技术研制试验中心，北京100094)摘要环月探测器存在需要返回地面的情况，由于环月探测器返回轨道动力学模型的高度非线性，很难从机理上对其进行分析。针对此问题，文章首先建立一种月地转移轨道设计模型，提出了月地转移出发圆的概念，分析并确定了出发圆参数的主要影响因素是返回时间和返回轨道倾角，而后分析了出

2、发圆参数随主要影响因素的变化规律。当返回时间参数N给定时，出发圆具有一定稳定性，基于此分析了恶劣情况下的环月返回机动策略。最后定义N，作为月球探测器的返回能力量化指标，并给出了不同N，值对应的速度增量需求。关键词环月轨道；返回轨道；月地转移出发圆中图分类号：V412．41文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．04．004AnalysisofInfluenceFactorsonReturnVelocityfromLunarOrbitRAOJianbin91XIANGKaihe

3、n91PENGKun2(1BeijingInstituteofElectronicSystemEngineering，Beijing100854，China)(2BeijingInstituteofMannedSpaceSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Alunarorbitermayberequiredtoreturntotheearth．Becauseofhighnonlinearityoftheorbitdynamicsmodel，itisdiffic

4、ulttoanalyzethereturnmechanism．Inordertosolvetheproblem，alunar-earthtransferorbitdesignmodelisbuiltandaconceptoflunar—earthdeparturecircle(LEDC)isdeveloped．ThemaininfluencefactorsontheparametersofLEDCareconfirmedtobetransfertimeNandreturninclination，andthenthev

5、aryinglawoftheparametercausedbytheinfluencefactorsisanalyzed．AsthereturntimeparameterNisgiven，theLEDCisstable．Andthereturnpolicyisstudiedbasedontheconclusion．Finally，N。isdefinedastheparametertodescribethesystem’Scapabilityofreturningtoearthandthevelocityincreme

6、ntsneededforvariousN，aregiven．Keywords：lunarorbit；returnorbit；lunar—earthdeparturecircle1引言月球探测器返回存在从多个位置返回地面的情况，尤其在探测器故障模式中更是如此。探月任务中较为容易发生故障的情况为各次大的轨道机动，造成的故障轨道可能为绕地球的大椭圆轨道Ⅲ、地月转移轨道[2]、逃逸月球轨道[31和环月轨道，其中，前三者的应急机动机理较为清晰，得到了较为充分的研究，而环月轨道应急返回情况的研究较少。美国“星座”计划中采用自由返

7、回轨道奔月而登月点不在中低纬度，需要执行环月轨道面机动，从而导致故障环月轨道的倾角变化范围较大，在地、月和探测器这样的高度非线性动力学系统中，很难从机理上对收稿日期：2014—04—25；修回日期：2015—07—13作者简介：饶建兵，男，硕士，研究方向为航天器轨道与总体设计。Email：raojianbin92007@163．C01TI。第4期饶建兵等：月球探测器环月段返回速度影响因素研究环月轨道出发参数变化范围进行分析。另外，月球探测器的返回能力是任务安全性的重要指标，但却没有可以量化的系统指标对其进行表述。返回

8、探测器最远到达的就是环月轨道，环月返回机动是探测器最后一次大的轨道机动，因而满足环月返回时的能力需求即可达到探测器安全返回的要求。分析环月段返回参数变化规律有助于找到这样一个量化指标对探测器的返回能力进行描述。本文首先基于约束一端方向角的类Lambert问题求解方法、伪状态理论轨道预报方法和多维截线迭代方法，建立了一种月地转移轨道设计方法。针对