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载人登月转移轨道偏差传播机理分析与稳健性设计

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物理学报 2013年第19期62卷 83-90页

作者：贺波勇李海阳张波国防科学技术大学航天科学与工程学院长沙410073

载人登月转移轨道具有飞行时间长,动力学模型复杂,非线性强且变系数的特点,而载人登月工程对转移轨道可靠性要求极高,研究地月转移轨道偏差传播机理和轨道稳健性设计不仅具有工程意义,更具有探索地月空间复杂引力场对轨道偏差作用的科... 详细信息

载人登月转移轨道具有飞行时间长,动力学模型复杂,非线性强且变系数的特点,而载人登月工程对转移轨道可靠性要求极高,研究地月转移轨道偏差传播机理和轨道稳健性设计不仅具有工程意义,更具有探索地月空间复杂引力场对轨道偏差作用的科学意义.本文首先分析了日地月中心引力和地球J2项摄动等主要作用力对转移轨道偏差的作用范围与影响大小,其次提出了一种基于标称轨道数据的变系数非线性动力学系统偏差传播机理解析分析方法,最后构建了基于偏差传播矩阵的转移轨道稳健性评价指标,并基于NSGA-II(Nondominated Sorting Genetic Algorithms)算法求解了载人登月转移轨道稳健性优化设计问题.仿真结果表明,本文提出的偏差传播机理分析方法能快速准确地求解出载人登月转移轨道偏差传播矩阵,利用偏差传播矩阵进行协方差分析和中途修正脉冲计算是简单准确的,考虑稳健性的转移轨道优化设计可以提高标称轨道品质.

关键词：载人登月转移轨道偏差分析稳健性设计

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载人登月舱设计及若干关键技术研究

宇航学报 2014年第2期35卷 125-136页

作者：陈金宝聂宏陈传志陈姮南京航空航天大学航天学院南京210016 南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

首先对国内外典型的无人着陆器及载人登月舱的功能、技术指标、缓冲形式进行综合对比分析,重点对国内外载人登月舱的研究发展概况进行综述;其次结合国际载人登月舱最新发展趋势,对"阿波罗"与"牵牛星"载人登月舱的技术参数及方案进行对... 详细信息

首先对国内外典型的无人着陆器及载人登月舱的功能、技术指标、缓冲形式进行综合对比分析,重点对国内外载人登月舱的研究发展概况进行综述;其次结合国际载人登月舱最新发展趋势,对"阿波罗"与"牵牛星"载人登月舱的技术参数及方案进行对比论证;最后结合我国无人登月及载人航天发展现状,对我国发展载人登月舱设计领域的关键技术进行研究分析。

关键词：载人登月着陆器关键技术

NASA公布Artemis-3载人登月任务候选着陆区

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空间科学学报 2022年第5期42卷 841-842页

作者：韩淋中国科学院科技战略咨询研究院

NASA网站2022年8月19日报道,在充分考虑任务运行、科学价值等多方面因素基础上,NASA为阿尔忒弥斯-3(Artemis-3)载人登月任务初步选出13个候选着陆区。

关键词：载人登月着陆区 Artemis NASA 阿尔忒弥斯候选

载人登月自由返回轨道与Hybrid轨道设计方法

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国防科技大学学报 2010年第2期32卷 33-39页

作者：白玉铸陈小前李京浩国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

对自由返回轨道与Hybrid轨道的设计方法进行了研究。应用分段受摄的高精度动力学模型,设计了搜索变量、约束条件与微分修正搜索算法,搜索得到了自由返回轨道标称轨道,并使用STK软件对其进行了验证与三维仿真,最后对误差传递情况进行了... 详细信息

对自由返回轨道与Hybrid轨道的设计方法进行了研究。应用分段受摄的高精度动力学模型,设计了搜索变量、约束条件与微分修正搜索算法,搜索得到了自由返回轨道标称轨道,并使用STK软件对其进行了验证与三维仿真,最后对误差传递情况进行了分析。Hybrid轨道由自由返回与非自由返回轨道组合而成,文中给出了一条典型的Hybrid轨道设计过程,并对其优缺点进行了简要分析。文章所述方法与结论可应用于载人登月任务轨道设计,也可应用于嫦娥后期工程和搭载发射的微型月球探测器的轨道设计。

关键词：自由返回轨道 Hybrid轨道载人登月嫦娥工程微分修正算法

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载人登月软着陆中手动控制制导方案研究

西北工业大学学报 2012年第4期30卷 479-484页

作者：刘莹莹吕纪远周军西北工业大学精确制导与控制研究所陕西西安710072

针对载人登月软着陆的接近段和着陆段,研究手动控制重新选址方案。首先引入了载人登月阶段划分,建立了登月舱动力学模型,然后对电视制导和舷窗制导2种手动控制选址方案进行了比较。电视制导方案中,宇航员能够直接在视场内选择新的着月点... 详细信息

针对载人登月软着陆的接近段和着陆段,研究手动控制重新选址方案。首先引入了载人登月阶段划分,建立了登月舱动力学模型,然后对电视制导和舷窗制导2种手动控制选址方案进行了比较。电视制导方案中,宇航员能够直接在视场内选择新的着月点,并由自动控制系统实现对目标的制导;传统的舷窗制导要求宇航员全程参与控制,主要约束包括手动控制的延迟以及舷窗的视线范围,并且每次手动调节量有限。对2种制导方案的仿真结果表明,电视制导由于不受视线角约束,着月点可调整范围大于舷窗制导。同时电视制导对姿态机动的要求更高。并且宇航员重新选址操作进行得越早,着月点可调整范围越大。

关键词：载人登月软着陆手动控制电视制导

载人登月绕月自由返回轨道与窗口精确快速设计

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宇航学报 2016年第5期37卷 512-518页

作者：贺波勇李海阳周建平国防科学技术大学航天科学与工程学院长沙410073 中国载人航天工程办公室北京100720

针对载人登月任务背景及工程约束,提出一种轨道与窗口一体化设计方法。通过两次坐标转化,将自由返回轨道设计参数解耦为近月点独立变量。在双二体假设下,通过4段二体轨道拼接完成自由返回轨道初值快速搜索及匹配近地停泊轨道(LEO)面的... 详细信息

针对载人登月任务背景及工程约束,提出一种轨道与窗口一体化设计方法。通过两次坐标转化,将自由返回轨道设计参数解耦为近月点独立变量。在双二体假设下,通过4段二体轨道拼接完成自由返回轨道初值快速搜索及匹配近地停泊轨道(LEO)面的月窗口,其结果作为下一步采用序列二次规划(SQP)迭代求解高精度动力学模型轨道参数的初值,在该条精确轨道近月点时刻90 min邻域内产生可以匹配LEO地月转移入轨相位的零窗口轨道。算例表明,该流程能够精确快速地完成具有复杂任务背景及苛刻工程要求的载人登月绕月自由返回轨道与窗口设计问题。

关键词：载人登月绕月自由返回轨道设计停泊轨道匹配入轨窗口

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载人登月着陆窗口与定点返回轨道耦合设计

国防科技大学学报 2017年第1期39卷 11-16页

作者：贺波勇李海阳沈红新彭祺擘国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073 西安卫星测控中心陕西西安710043 载人航天总体研究论证中心北京100094

对于月面中高纬度着陆且定点返回地球中高纬度着陆场的载人登月任务而言,月面着陆窗口与定点返回轨道设计存在耦合关系,这是工程任务面对的关键技术之一。针对任务背景及约束条件,建立月面着陆窗口与定点返回轨道求解数学模型;通过数值... 详细信息

对于月面中高纬度着陆且定点返回地球中高纬度着陆场的载人登月任务而言,月面着陆窗口与定点返回轨道设计存在耦合关系,这是工程任务面对的关键技术之一。针对任务背景及约束条件,建立月面着陆窗口与定点返回轨道求解数学模型;通过数值求解着陆窗口与返回轨道参数规律,并从空间几何关系分析耦合机理;以2025年载人月面虹湾探测为例,给出了着陆窗口与定点返回轨道求解流程及验证算例。计算结果经商业软件STK校验正确,表明该方法是一种简捷精确的载人登月任务规划方法,可在未来载人登月工程任务规划时直接使用。

关键词：载人登月着陆窗口定点返回轨道设计

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载人登月舱动力下降段应急返回轨道设计

西北工业大学学报 2012年第1期30卷 50-55页

作者：刘睿周军刘莹莹西北工业大学精确制导与控制研究所陕西西安710072

文章主要研究载人登月舱动力下降段应急返回轨道设计问题。针对应急返回对等待时间的需求,改进了同心椭圆返回轨道方案。将显式制导法应用于应急返回上升段控制中,充分利用了登月舱的剩余速度,得到了满足要求的入轨精度。根据仿真结果... 详细信息

文章主要研究载人登月舱动力下降段应急返回轨道设计问题。针对应急返回对等待时间的需求,改进了同心椭圆返回轨道方案。将显式制导法应用于应急返回上升段控制中,充分利用了登月舱的剩余速度,得到了满足要求的入轨精度。根据仿真结果确定了利用下降级推力器完成上升段应急返回的准则。在上升段仿真的基础上设计了跟踪段过渡椭圆轨道,显著缩短了登月舱在停泊轨道的等待时间。文中的方法和结论可以为载人登月工程应急返回提供一定的参考价值。

关键词：载人登月应急返回显式制导过渡轨道