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1、中国空间科学技术Aug灡25暋2017暋Vol灡37暋No灡4暋18灢27ChineseSpaceScienceandTechnologyISSN1000灢758X暋CN11灢1859/Vhttp:曃zgkj灡cast灡cnDOI:10灡16708/j灡cnki灡1000灢758X灡2017灡0047火星探测转移轨道初始设计与分析杨彬1,2,李爽1,2,*1灡南京航空航天大学航天学院,南京2100162灡南京航空航天大学航天新技术实验室,南京210016摘暋要:根据推进方式和是否采用金星借力,火星转移轨道分为大推
2、力直接转移轨道、大推力金星借力转移轨道、小推力直接转移轨道和小推力金星借力转移轨道4类。传统的轨道设计方法只是针对某一类特定的转移方案进行轨道优化,而并未针对不同的转移方案进行详细对比分析。文章以2020/2022年发射窗口为例,针对4类基本火星转移轨道进行研究。首先,基于不同轨道初始设计方法,对4类轨道进行了初始设计,得到了每类转移方案的能量最优转移轨道。然后,基于设计结果和能耗对4类转移方案进行了横向对比分析,得到了不同策略下的转移轨道的特性。基于小推力的火星探测任务轨道对发射能量要求低;大推力直接转移和借力
3、金星的发射窗口交替分布,可以互为备份;基于小推力推进的探测器采用金星借力转移策略相比直接转移能够减少10%的能耗,优势十分明显。关键词:火星探测;转移轨道;初始设计;小推力推进;脉冲推进;借力飞行中图分类号:V41暋暋暋暋暋暋文献标识码:ATransferorbitinitialdesignandanalysisforMarsexplorationmission1,2,LIShuang1,2,*YANGBin1灡CollegeofAstronautics,NanjingUniversityofAeronautic
4、sandAstronautics,Nanjing210016,China2灡LaboratoryofSpaceNewTechnology,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,暋Nanjing210016,ChinaAbstract:AccordingtothepropulsionmodeandwhethertouseVenusgravity灢assist,Marstransferorbitisdividedintofourtypes:theimpulsedi
5、recttransferorbit,theimpulseVenus曚gravity灢assisttransferorbit,thelow灢thrustdirecttransferorbit,andthelow灢thrust收稿日期:2016灢12灢08;修回日期:2017灢03灢31;录用日期:2017灢06灢29;网络出版时间:2017灢08灢11暋10:24:06网络出版地址:http:曃kns灡cnki灡net/kcms/detail/11灡1859灡V灡20170811灡1024灡002灡html基金项目
6、:国家自然科学基金面上项目(61273051,11672126);上海航天科技创新基金项目(SAST2015036);南京航空航天大学研究生创新基地(实验室)开放基金(kfjj20171508),中央高校基本科研业务费专项资金作者简介:杨彬(1993-),男,硕士研究生,yb_2017@163灡com,研究方向为深空探测轨道设计与优化*通讯作者:李爽(1978-),男,教授,博士生导师,lishuang@nuaa灡edu灡cn,研究方向为航天器动力学与控制引用格式:杨彬,李爽.火星探测转移轨道初始设计与分析[J]
7、.中国空间科学技术,2017,37(4):18灢27.YANGB,LIS.TransferorbitinitialdesignandanalysisforMarsexplorationmission[J].ChineseSpaceScienceandTechnology,2017,37(4):18灢27(inChinese).杨彬,等:火星探测转移轨道初始设计与分析暋19Venus曚gravity灢assisttransferorbit.Inordertocomprehensivelyanalyzetheorbi
8、tcharacteristicsofthefourMarstransferstrategies,theenergyoptimaltransferorbitsforeverytransferorbitstrategyrespectivelyweredesigned.Inaddition,theorbitalcharacteristicsofdifferentMarstran
