嫦娥五号平动点拓展任务轨道方案研究

作     者：刘磊 刘勇 陈明 谢剑锋 马传令 LIU Lei;LIU Yong;CHEN Ming;XIE Jian-feng;MA Chuan-ling

作者机构：北京航天飞行控制中心航天飞行动力学技术重点实验室北京100094 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2022年第43卷第3期

页      面：293-300页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0704[理学-天文学] 

基　　金：国家自然科学基金(11773004,11303001,61573049) 国家中长期科技发展规划重大专项。 

主　　题：嫦娥五号 平动点 转移轨道 拓展任务 轨道设计 

摘      要：中国嫦娥五号探测器成功实现月球采样返回任务,为最大限度利用任务资源,研究了利用嫦娥五号轨道器的平动点拓展任务轨道方案,设计了平动点轨道及其转移轨道。首先,给出了任务轨道设计的轨道动力学模型,包括圆型限制性三体问题模型和精确力模型。其次,基于嫦娥二号和嫦娥5T1平动点拓展任务设计经验,介绍了平动点轨道直接转移与入轨等轨道设计方法。最后,基于嫦娥五号轨道器与返回器分离后的状态,设计了包括日地Lissajous轨道、地月Lyapunov轨道和NRHO轨道的平动点拓展任务方案,其中日地Lissajous轨道方案分别考虑了轨道器规避机动至不同近地点高度的情况,地月Lyapunov轨道方案采用月球借力转移方式并且涵盖了地月L1和L2点,NRHO轨道方案包括直接深空机动转移和经日地L1点转移的方式。研究结果表明,拓展任务方案所需速度增量不超过400 m/s,最小为103 m/s,转移飞行时间基本不超过90天,最短为70天,研究方案可为嫦娥五号轨道器拓展飞行任务提供有益参考,实现了我国首次日地L1点探测飞行。