空间紧急救援发射点等效构型

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1、2010年第5期．导弹与航天运载技术No．52010总筇309期MlssILEsANDsPACEVEHICLESSumNo．309文章编号：l004．7182(20lO)05．o004_04空间紧急救援发射点等效构型李海阳，李九人，黄海兵(国防科技大学航天与材料工程学院，长沙，410073)摘要：空间紧急救援对于延长航天器寿命和保障航天员生命安全有重要意义。‘研究机动发射过程中，发射点阵沿何轨迹机动，可保证新发射点部署构型的发射窗口捕获效果不变；介绍空间紧急救援发射窗口问题研究的基本模型；阐述机动发射点等效构型计算的原理，建立发射点可机动轨迹数学模型，并对发射点可机动纬度范围进行分析；

2、通过仿真算例验证等效构型计算模型的正确性。关键词：空间紧急救援；发射点；发射窗口；等效构型中图分类号：V526文献标识码：AEquiValentStructureforLaunchPointsofSpaceEmefgencyRescueMissionLiHaiyang，LiJiuren，HuangHaibing(CollegeofAerospace锄dMaterialEngineerin舀NatiollalUnivers时ofDeferIseTechnolo科，Chan黟lla，410073)Abstract：Spaceeme昭encyrescueisVeryimponantinext

3、cndingmelife-spanofaspacecraftandensuring也esecurityof鹊仃0nauts．Thepa：t11mwhichthem锄euveroftllel叫nchpointSwillnotch锄gemee虢ctofla岫chwindowacquiringisre∞arch酣．Themodelforresearchinglaunchwindowofspaceeme玛ency托sc∞missionisin仃oduced．TheprinciplesofequiValemS仃um∞calculationforlauIlchpoimmaneuvera册yinga

4、reexplainedmldtllemodeloffbasiblepamisestablished．ThefbaSiblelatitudeforl蛐chpoimII啪euverarrayingisanalyzcd．Thecorrec仃lessoftllemeo可isValidatedbysimulation趾dcalcuIation．KeyWords：Spaceeme唱encyrescue；La明chp0．mt；Launchwindow；EquiValemstruc眦0引言空间紧急救援是通过空间快速交会，对在轨航天器进行维修、补给或对处于危险空间环境的航天员进行营救的空间活动。空间救援

5、的成功实施，对延长航天器的使用寿命和保障航天员生命安全具有重大意义。空间紧急救援属于特殊的空间交会对接任务，具有很强的时效性，因而能否在短时间内获取发射窗口对空间紧急救援的成功实施有重要影响。目前对一般空间交会对接任务发射窗口【l，2】的研究比较成熟，但专门针对空间紧急救援发射窗口的研究尚处于理论研究阶段。文献【3】采用解析方法对空间紧急救援任务的发射窗口进行了研究，建立了发射窗口解析求解模型，为窄间救援发射提供了理论基础。文献【4】采用多发射点联合机动部署方式，对如何快速获取救援发射窗口进行了研究。空间紧急救援机动发射点等效构型问题，主要是研究发射点在何种轨迹上机动选取时，可以保证其

6、发收稿日期：2009-09．28作者简介：李海阳(1972．)，男，副教授，研究方向为航天系统分析与仿真射窗口捕获效果不受影响。通过对该问题的研究，可拓展窄间紧急发射任务发射点可部署范围，使发射点部署方式更为灵活。本文以文献【3】、【4】的工作为基础，对空间紧急救援机动发射点的构型保持进行了研究。1发射点等效构型设计思想1．1发射窗口解析求解空间紧急救援任务的实施有严格的时间要求，故在发射窗口计算过程中不再考虑光照、热控和空间环境等因素的影响。文献[3】将空间救援发射窗口分解为平面窗口和相位问题，并建立了两类窗口的解析求解模型，得到了空间紧急救援发射窗口的解析解，为发射点的机动部署提供

7、了理论基础。1．2发射点机动部署对于空间紧急救援任务，目标卫星出现故障的具体时刻不能确定，要保证目标卫星在任意时刻出现故障时都能够得到及时的救援，则要求救援系统必须具第5期夸海阳等守问紧急救援发射卢等效构掣5备对目标卫星全相位救援14J的能力。由于运载火箭和救援飞行器的异面变轨能力和共面调相能力有限，通常情况下，单个发射点难以满足空间紧急救援任务的需求，需要多个发射点同时合理机动部署，以实现对目标轨道的全相位救援。通过该种部署方式，在发射点阵一