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中国未来载人登月月震实验必要性和方案设计

地质科技情报 2012年第4期31卷 137-142页

作者：赵娜朱培民袁悦锋金丹中国地质大学地球物理与空间信息学院武汉430074

Apollo被动月震台站仅覆盖了月球正面有限的面积,不能对全月球的内部结构进行精细分析,因此在我国未来的载人登月中继续开展月震探测是非常必要的。基于我国现有的空间探测技术条件,并针对未来载人登月的探测任务,设计了两种月震观测网... 详细信息

Apollo被动月震台站仅覆盖了月球正面有限的面积,不能对全月球的内部结构进行精细分析,因此在我国未来的载人登月中继续开展月震探测是非常必要的。基于我国现有的空间探测技术条件,并针对未来载人登月的探测任务,设计了两种月震观测网络方案:一是基本方案,可以基本满足对月球内部结构进行探测的要求;二是优化方案,可满足较高分辨率的月球内部结构探测。两种方案中的月震仪网络在月球正面、背面和南北极均有覆盖,可对全月球的内部结构进行探测。最后对月震观测的基本技术参数、设备及布置地点提出了相应的要求。

关键词：月震月球内部构造月震实验载人登月

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载人登月综合任务窗口问题研究

载人登月综合任务窗口问题研究

作者：张祖鹤国防科学技术大学

学位级别：硕士

发射窗口是指可供航天器发射的时间集合，从时间尺度来说有月窗口、日窗口、零窗口等。对于载人登月任务来说，研究发射窗口问题对于保证航天员安全和任务成功实施有着重要的意义。本文以载人登月为背景，从约束条件分析、模型建立、求... 详细信息

发射窗口是指可供航天器发射的时间集合，从时间尺度来说有月窗口、日窗口、零窗口等。对于载人登月任务来说，研究发射窗口问题对于保证航天员安全和任务成功实施有着重要的意义。本文以载人登月为背景，从约束条件分析、模型建立、求解方法设计等方面，对载人登月任务窗口问题进行了系统研究。全文主要研究成果如下：对载人登月奔月窗口进行设计与分析。分析了奔月窗口设计约束条件，建立了以地月转移入轨时刻为变量的轨道模型，并给出了解析法与数值法相结合的求解方法，在此基础上对奔月窗口进行了求解与分析。研究了基于近地组装交会对接的发射窗口。分析了满足近地轨道交会对接的发射窗口求解约束条件，设计给出满足约束的发射窗口求解方法，针对不同近地组装模式，对发射窗口进行综合规划与分析。对月面上升交会窗口进行了设计与分析。分析了月面上升交会窗口设计的主要约束条件，建立了月面上升交会窗口的优化设计模型，将窗口设计转化为一类优化问题进行求解，并针对此问题的求解，提出了基于Gauss伪谱法和直接打靶法相结合的混合轨道优化策略。总体来说，本文初步建立了载人登月任务综合窗口求解体系，文中提出的研究方法、仿真结果以及研究结论可为我国未来载人登月任务研究提供参考。

关键词：载人登月轨道设计优化方法窗口设计交会对接

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载人登月定点返回轨道问题研究

载人登月定点返回轨道问题研究

作者：沈红新国防科学技术大学

学位级别：硕士

所谓定点返回,是指返回飞行器能够在预定着陆区着陆。对于载人登月任务来说,研究定点返回问题对回收搜救、测控网布置等都具有重要的意义。本文以解决载人登月定点返回轨道问题为目的,系统研究了定点返回轨道基本特性、月地转移轨道设... 详细信息

所谓定点返回,是指返回飞行器能够在预定着陆区着陆。对于载人登月任务来说,研究定点返回问题对回收搜救、测控网布置等都具有重要的意义。本文以解决载人登月定点返回轨道问题为目的,系统研究了定点返回轨道基本特性、月地转移轨道设计和优化、再入段轨道特性分析和制导律设计。全文主要工作包括: 研究了和定点返回相关的轨道参数特性。(1)引入月球反垂点概念,具体分析了月球反垂点和再入点、近地点的位置关系;(2)基于月球反垂点分析再入航程和倾角的性质;(3)研究了再入点速度、再入点纬度参数设计的相对稳定性规律;(4)根据月相原理和轨道特性,描述返回窗口和光照条件的定性关系。研究给出了月球定点返回轨道设计方法(不包含轨道面机动情形)。(1)提出了基于双二体假设的分层搜索和角动量-能量守恒两种轨道初步设计方法;(2)提出了考虑地球扁率修正的多圆锥截线返回轨道设计方法;(3)研究了结合修正多圆锥截线法猜测初值和微分修正的两步规划高精度轨道设计方法,仿真计算表明了此方法的有效性。研究给出了定点返回轨道考虑轨道面调整情形时的月地轨道射入(TEI)优化设计方法。(1)研究了TEI调整轨道面的三种变轨方案,对变轨方案进行特性分析;(2)将高斯伪谱法扩展应用到多相最优控制问题进行脉冲推力轨道优化设计,主要分析了求解多相最优控制问题的联结条件处理方法;(3)提出了基于脉冲分布特性和GPM多相算法的适于大轨道面调整的三脉冲TEI优化设计方法。研究了登月返回飞船弹道升力式再入轨道的参数特性。(1)提出基于高斯伪谱法求解登月返回舱再入轨道,此方法可弥补传统方法初值选取、计算效率上的不足;(2)从轨迹优化的角度研究了登月飞船的再入轨道特性;(3)研究了升阻比确定的原则和方法。研究提出了基于标称轨道制导思想设计登月飞船返回舱再入制导律。(1)提出了更适合于登月飞船的线性倾侧角取值方案,应用Newton-Raphson算法求得设计变量初始倾侧角;(2)通过误差源的综合影响分析,研究了登月返回舱标称轨道制导律的纵程和横程偏差;(3)讨论了影响倾侧角变化率的因素,研究了调整反馈增益系数和减小倾侧角变化率及制导精度的关系。总之,本文在载人登月轨道问题方面取得了一些进展,所做工作可为我国未来的载人登月定点返回技术的突破和掌握提供理论参考和技术支持。

关键词：载人登月定点返回轨道特性月地轨道射入高斯伪谱法再入走廊标称轨道制导

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载人登月人货分运与人货合运模式对比分析

载人航天 2014年第4期20卷 307-311页

作者：李宇飞高朝辉刘伟申麟中国运载火箭技术研究院研究发展中心北京100076

由于载人航天任务所具有的确保航天员安全的特殊属性,载人登月任务模式往往因此必须考虑救生等多种环节和因素,变得十分复杂。针对目前载人登月人货分运及人货合运两种任务模式,通过比较分析表明,从安全性、任务风险、飞船设计约束、发... 详细信息

由于载人航天任务所具有的确保航天员安全的特殊属性,载人登月任务模式往往因此必须考虑救生等多种环节和因素,变得十分复杂。针对目前载人登月人货分运及人货合运两种任务模式,通过比较分析表明,从安全性、任务风险、飞船设计约束、发射窗口、测控支持复杂度方面来看,人货合运模式要优于人货分运模式,但是人货合运模式中的重型火箭如果被要求按照载人火箭标准进行设计和考核,其研制周期、经费方面的投入将会增加。

关键词：运载火箭载人登月发射模式任务分析

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载人登月中对接过程的动力学仿真研究

载人登月中对接过程的动力学仿真研究

作者：陶洪娟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,世界各国都在研究载人登月项目。我国也处在载人登月项目的预研阶段。在登月过程中,奔月轨道级之间的交会对接是必不可少的,而对接过程的动力学仿真在载人登月工程中也显得尤为重要。由于我国的运载火箭的射程有限,因此有人提出... 详细信息

近年来,世界各国都在研究载人登月项目。我国也处在载人登月项目的预研阶段。在登月过程中,奔月轨道级之间的交会对接是必不可少的,而对接过程的动力学仿真在载人登月工程中也显得尤为重要。由于我国的运载火箭的射程有限,因此有人提出了一种四次发射三次对接的对接方案。本文就是以载人登月工程为背景,研究这种对接方案的对接过程的动力学仿真问题。本文的主要工作包括以下几个方面的内容:综述了对接机构及对接仿真技术的发展状况。针对几种典型的对接机构进行了详细的说明,分析了各种对接机构的结构特点及主要的应用,总结了对接过程数学仿真的发展。建立了内翻式对接机构外形的数学描述。给出了奔月级对接机构相互接近时可能实现捕获的20种接触类型。并对各种接触情况进行了详细的描述。利用牛顿-欧拉法分别建立了对接过程各个阶段的数学模型,包括运动学,动力学以及力的模型等。利用ADAMS软件建立了对接过程的仿真模型,其中对接环采用的是比较精确的实体模型。主被动奔月轨道级采用圆柱体代替。整个仿真模型包括实体模型,对接过程仿真的几何模型,主推力,缓冲力及接触力的模型,传感器,仿真脚本等。利用ADAMS所建立的仿真模型对对接过程的捕获阶段和缓冲阶段分别进行了仿真。对ADAMS的仿真结果进行比较分析。验证了方案中所采用的缓冲系统的适应性。对影响对接效果的各因素进行分析,研究其对对接过程的影响,主要包括:缓冲系统的等效参数,接触点处的摩擦力,推力,缓冲器的惯性等。通过仿真的结果分析,为对接初始条件的选择及其缓冲器结构的设计给出了一些参考意见。本文通过对载人登月的对接方案的仿真研究,对载人登月方案的可行性进行了论证。为载人登月工程的顺利进行提供了参考建议。

关键词：对接机构对接过程对接动力学仿真载人登月

展望中国人的登月梦想:“载人登月科学问题”专题学术讨论会成功举行

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科学通报 2007年第6期52卷 739-740页

作者：王赤孙丽琳中国科学院空间科学与应用研究中心

2007年1月27日下午，中国科学院空间科学与应用研究中心（以下简称中科院空间中心）学术委员会在香山饭店举行了“载人登月科学问题”专题学术讨论会，来自国家航天局、中国人民解放军总装备部、总参谋部、国家气象局、中国科学院、航... 详细信息

2007年1月27日下午，中国科学院空间科学与应用研究中心（以下简称中科院空间中心）学术委员会在香山饭店举行了“载人登月科学问题”专题学术讨论会，来自国家航天局、中国人民解放军总装备部、总参谋部、国家气象局、中国科学院、航天集团公司、高等院校等各空间科学和航天领域的专家及代表参加了此次专题研讨会．

关键词：中国人民解放军专题研讨会学术讨论会载人登月科学问题空间科学与应用研究中心中国科学院国家航天局

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全球载人登月热潮再起 004

全球载人登月热潮再起

重型运载火箭:为载人登月铺路向宇宙深处前行 014

环球时报

作者：晨阳

随着美国国家航空航天局（NASA）确定在8月29日发射“太空发射系统（SLS）”重型火箭，美国重返月球计划即将迈出关键一步。与此同时，中国也官宣在2030年左右具备载人登月能力，这一系列举动让全球范围内掀起新一轮载人登月热潮。美... 详细信息

随着美国国家航空航天局（NASA）确定在8月29日发射“太空发射系统（SLS）”重型火箭，美国重返月球计划即将迈出关键一步。与此同时，中国也官宣在2030年左右具备载人登月能力，这一系列举动让全球范围内掀起新一轮载人登月热潮。美国“阿尔忒弥斯”计划重返月球据美国有?

关键词：载人登月 SLS 载人飞船阿尔忒弥斯轨道空间站猎户座航天员月球表面月球轨道

来源： cnki报纸评论

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重型运载火箭:为载人登月铺路向宇宙深处前行

北京科技报

作者：段然

8月17日,美国肯尼迪航天中心,一个高度接近百米的重型运载火箭被缓缓地从航天器装配大楼推到了LC-39B号发射台上。自1973年传奇般的土星五号重型火箭完成最后一次发射任务以来,在将近50年的时间里,整个肯尼迪航天中心的发射台就再没有... 详细信息

8月17日,美国肯尼迪航天中心,一个高度接近百米的重型运载火箭被缓缓地从航天器装配大楼推到了LC-39B号发射台上。自1973年传奇般的土星五号重型火箭完成最后一次发射任务以来,在将近50年的时间里,整个肯尼迪航天中心的发射台就再没有出现这样的庞然大物。而这次,这枚被命名为?

关键词：载人登月运载火箭航天器地月转移轨道阿尔忒弥斯火箭发射月球背面探月工程发射窗口发射台近地轨道嫦娥一号星座计划 SLS

来源： cnki报纸评论

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载人登月任务中止轨道特性分析

载人登月任务中止轨道特性分析

作者：陈海萍国防科学技术大学

学位级别：硕士

21世纪初,世界各国掀起了第二轮探月热潮。载人登月计划也提上了各国航天发展的议事日程。我国载人登月计划刚进入初步的概念研究阶段。对于载人登月任务而言,一些不确定的因素可能危及航天员生命,必须进行任务中止以确保航天员安全。... 详细信息

21世纪初,世界各国掀起了第二轮探月热潮。载人登月计划也提上了各国航天发展的议事日程。我国载人登月计划刚进入初步的概念研究阶段。对于载人登月任务而言,一些不确定的因素可能危及航天员生命,必须进行任务中止以确保航天员安全。本文以此为背景,重点研究载人登月任务中止轨道特性,为我国载人登月计划的概念研究和前期任务设计提供参考。从安全性上考虑,载人登月任务优先选择绕月自由返回轨道和混合轨道作为任务轨道。只有确定了任务轨道,才能在其基础上研究任务中止轨道。本文在双二体的假设下,利用圆锥曲线拼接法建立了绕月自由返回轨道和混合轨道的模型,并以这些轨道为参考轨道,探讨特定任务的任务中止轨道特性,着重分析了任务中止方式、中止返回时间与所需速度冲量之间的关系。首先分析了绕月自由返回轨道的特性,得出在二体假设下设计的自由返回轨道(即地心大椭圆轨道)不能完全表征实际引力情况下的绕月自由返回轨道特性的结论,并在双二体的假设下建立了绕月自由返回轨道的模型,在此基础上,通过分析得出了一些有价值的结论。例如绕月自由返回轨道对初始状态非常敏感,在初始时刻,速度冲量只有微小偏差就可能导致总任务时间近2天的偏差;绕月自由返回轨道绕月段相对与白道面的夹角较小,月面的可达区域狭窄等。然后,在绕月自由返回轨道的基础之上建立了混合轨道的模型,并分析了固定时刻变轨的混合轨道特性和不同时刻变轨的混合轨道的情况。混合轨道既保留了部分绕月自由返回轨道的安全特性,又增加了任务的灵活性,只需要施加较小的脉冲就可以大大增加月面的可达范围。接着,在任务轨道的基础上进行任务中止轨道特性分析。文中分别讨论了月球影响球外和月球影响球内两种情况下的任务中止方式。研究了在月球影响球外的地月转移段上进行单次脉冲中止和双脉冲中止的情况,分析了不同中止方式下的任务时间和速度冲量的关系。越早进行单脉冲中止,其最短返回时间对应的速度冲量就越大。双脉冲中止可以有效降低每次脉冲施加的速度冲量,增大了飞船的任务中止可行区间。分析了绕月轨道段近月点任务中止和环月轨道任务中止的特性。近月点任务中止要进行轨道面改变,中止速度冲量大。环月轨道任务中止时,飞船在停泊轨道上等待合适的时机后再加速进入任务中止轨道,使单次脉冲的冲量相对较小,增大了任务中止的可行性区间。最后,总结了全文,梳理了论文的研究成果,展望了下一步需要研究的内容。

关键词：载人登月任务设计轨道特性绕月自由返回轨道混合轨道任务中止轨道