不同升降轨返回方式下定点返回轨道窗口解析分析方法

作     者：杨路易 张海联 彭祺擘 李海阳 武新峰 YANG Luyi;ZHANG Hailian;PENG Qibo;LI Haiyang;WU Xinfeng

作者机构：中国航天员科研训练中心北京100094 中国载人航天工程办公室北京100071 国防科技大学空天科学学院长沙410073 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第15期

页      面：387-399页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(12072365) 

主　　题：载人月球探测 定点返回轨道 轨道窗口 解析模型 月球反垂点 

摘      要：月地返回任务是载人月球探测任务实施的最后环节,建立恰当的定点返回轨道窗口分析方法可为任务设计和分析提供支持。现有的定点返回轨道窗口分析方法难以适应不同升降轨返回方式,且无法给出窗口的存在性必要条件。首先在地心惯性系下通过球面几何分析了月球反垂点与地球着陆场之间的关系,建立了升轨返回、降轨返回和先升轨再降轨返回等不同返回方式下定点返回轨道窗口的解析计算方法。然后考虑最大航程角和最小航程角约束,推导了着陆场纬度与返回轨道倾角需要满足的存在性必要条件,并建立了月球反垂点位置的解析修正模型。最后对地球不同纬度着陆场和不同返回方式的轨道窗口进行了仿真分析,给出了返回轨道倾角和着陆场纬度的选取建议,相关结论可为未来载人月球探测总体任务规划提供参考。