猎户座PK阿波罗

为了重返月球,美国目前正在打造新型登月飞船“猎户座”。这种新型飞船大胆借用了阿波罗工程的可靠经验：“猎户座”的外形酷似阿波罗飞船。“猎户座”月球着陆器仍采用阿波罗飞船登月舱的设计理念,即由上升级和下降级组成,上升级是航天员完成登月使命后将他们送回月球轨道的乘员舱,下降级是一个有4条腿、通过火箭发动机实现“软着陆”的着陆平台。     

盘点“阿波罗”登月工程

“阿波罗”登月工程的脉络 美国的“阿波罗”载人登月工程始于1961年5月。1969年7月20日首次实现了登月梦想,航天员阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶“阿波罗11”号飞船的登月舱降落在月球赤道附近的静海区,并相继走出舱外,在月球上迈出了人类的第一步,引起全世界震动。     

月球探测器软着陆机构

综述了月球探测器软着陆机构的应用与发展现状。介绍了软着陆机构的性能要求和组成,并根据着陆腿结构和缓冲器种类对软着陆机构进行了分类。讨论了着陆器主体设计、着陆腿结构和缓冲器的模块化设计。阐述了着陆器发射、在轨飞行、着陆和着陆后阶段的动力学研究内容。分析了缓冲器设计、着陆机构基本构型设计,以及缓冲器与基本构型主要参数配置等关键技术,对月球探测器软着陆机构设计有一定的参考意义。     

国外深空探测器着陆缓冲系统的特点和应用

主要介绍国外月球和行星探测器的着陆缓冲系统的特点与应用。着陆缓冲系统的基本类型包括软着陆机构、气囊缓冲装置和空中悬吊机结构。其中：软着陆机构由着陆架（腿）、缓冲器和展开锁定机构组成,具有质量较大,结构较简单、可靠的特点,在美国“勘测者”、“阿波罗”、“梦神”和苏联月球号等着陆器中得到了应用;气囊缓冲装置由气体发生器、气囊组件,以及缩回与展开机构组成,具有质量小、包装容积小和着陆稳定性好的特点,在美国“火星探路者”、“火星探测巡视器”,苏联早期月球号着陆器,以及欧洲“贝皮一哥伦布”水星探测器中得到了应用;空中悬吊机结构由空中悬吊机及其推进系统等组成,具有着陆速度低、冲击小和安全可靠的特点,在美国“火星科学实验室”的好奇心号巡视器上得到了应用。     

载人航天飞行历史回顾连载（四）

“阿波罗”计划1960年7月美国航空航天局为地球轨道和首次“阿波罗”飞船指挥舱从肯尼迪角入轨提出3人“阿波罗”飞船计划；飞船和火箭的同时研制正取得长足进展之际，1967年1月27日，在肯尼迪角做地面试验的一艘飞船上的线路产生的电弧引发了一场大火，100％的纯氧大气使得这场火灾成为灾难性的，导致在场参加试验的3名航天员格里索姆、怀特和查菲被烧死，“阿波罗”计划的首次载人飞行推迟18个月。1967年11月9日，“阿波罗”／土星-5组合(被命名为“阿波罗-4”)成功完成了首次无人试飞。1968年1月，“阿波罗-5”的无人试飞成功地测试了登月舱系统，包括上升和下降助推系统在地球轨道的点火；1968年4月，“阿波罗-15”的无人试飞(阿波罗／土星-5组合的第二次试飞)仅取得了部分成功，“Pogo”效应(纵向振动)影响了第一级。尽管如此，首次载人飞行(阿波罗-7)于1968年10月如期进行，而仅在9个月后，阿波罗-11成功地完成了辉煌的首次登月飞行。     

月球着陆器着陆缓冲机构设计方法研究

着陆缓冲机构是着陆器实现月球或行星探测软着陆的关键部件之一,它直接关系到软着陆探测任务的成败.文章根据着陆缓冲机构的功能和特点,提出了从概念设计、方案比较到方案确定、详细分析和试验验证的方案设计流程,并结合月球着陆器着陆缓冲机构的研制经验,对每个阶段的设计方法进行了阐述,可供后续深空探测任务着陆缓冲机构设计借鉴和参考.     

一种新型软着陆展开锁定机构设计与展开运动学分析

针对传统探测器软着陆展开锁定机构复杂、可靠性不高的缺点,提出一种新型软着陆展开锁定机构.该机构压紧、展开和锁定装置共用一套机构,具有展开过程平稳、机构简单、可靠性高等优点.介绍了该新型软着陆展开锁定机构的展开原理,分析了该机构的奇异性,建立了其运动学方程组,获得了主支柱主要参数运动变化规律.研究结果表明,该新型软着陆展开锁定机构在展开过程中无奇异点,展开过程运动平稳.     

运载火箭和航天器的超临界氦增压系统

论述运载火箭和航天器的超临界氦增压系统的基本原理,并介绍美国“阿波罗”登月舱首次应用的超临界氦增压系统方案,以及研制超临界氦增压系统中主要的技术关键问题和解决这些问题的技术基础与可能性.     

苏联登月计划流产内幕

1989年11月,美国麻省理工学院和加州理工学院的6位教授访苏时,在莫斯科航空学院亲眼看到了当年匆忙研制的登月舱和用于把2名航天员从月球送回地球的飞船。主人在沉默20年之后坦率告诉客人：这些是为了抢在“阿波罗”登月之前而研制的。苏联原计划于1968年12月实现载人绕月飞行,但被美国阿波罗8号在1968年12月初抢先实现了绕月飞行。1969年7月21日,美国阿波罗11号又率先登月成功。     

“阿波罗”载人飞行经典回放

1g68年12月21日、1969年3月3目、1969年5月18日,美国先后用3枚“土星5”号火箭发射“阿波罗8、9、10”号载人飞船,除继续验证人与飞船的适应性和飞船的性能外,还进行了环月飞行、远距离通信、登月舱分离与对接、近月环境考察等试验和探测工作,历时分别为147小时、241小时、伯2小时。     

行星着陆探测中的动力学与控制研究进展

着陆探测是获取行星特性和科学数据最直接、最有效的途径,也是目前技术难度最大、最为复杂的探测方式。在行星着陆探测过程中,动力学与控制是影响任务成败的关键因素之一。文章首先分析了行星着陆探测动力学与控制研究所面临的挑战与难题;然后,针对火星和小行星的着陆探测,重点分析了火星着陆进入段和下降段所涉及的动力学与控制,小行星附着探测动力学建模与制导控制的研究现状与关键问题;最后,提出了我国在行星着陆探测动力学与控制领域的未来重点发展方向。     

气体参数对气囊缓冲特性的影响分析

缓冲气囊具有系统简单、质量轻、贮存体积小等优点,在航天器的返回回收与探测器的着陆缓冲中有较广泛的应用。美国的＂探路者＂、＂机遇号＂和＂勇气号＂火星探测器都采用了缓冲气囊系统作为其着陆缓冲装置。文章通过流体力学和热力学的理论推导,提出了可能会对气囊的着陆缓冲过程产生影响的气体参数,通过MSC Dytran软件仿真计算了不同气体参数下球形火星着陆缓冲气囊的缓冲过程,并分析了各参数对气囊缓冲特性的影响。研究结果可以为后续的气囊设计及试验提供帮助,并为中国下一步开展火星着陆探测任务提供一定的参考。     

基于降落图像的安全着陆点选择技术研究

深空探测中,着陆器降落过程中自主避障和自主着陆点选择是安全着陆的关键。文章主要研究了基于降落图像的星体表面障碍物识别和着陆点选择技术。首先利用着陆器高度信息和降落相机参数计算每幅降落图像的分辨率;其次对每一幅图像障碍物进行阴影检测;再次,提取障碍信息;最后选出备选的安全着陆点。文章对石头障碍进行了仿真,结果表明：这种方法能够准确、快速地为着陆器提供着陆区的安全信息,并能够为着陆器提供出备选的安全着陆点。     

"火星探测漫游者"降落伞的研制

概述了“火星探测漫游者”探测器的降落伞系统,并介绍了降落伞系统的组成和性能,以及降落伞的研制过程的主要工作,尤其是设计人员解决和处理的一些细节问题。     

逆金字塔式安全着陆点选择方法

针对现有地外天体软着陆安全着陆点选择方法的不足,设计了逆金字塔式安全着陆点选择方法,结合着陆器的落点精度和自主避障及地形坡度适应能力,建立了基于平整点、安全着陆点、可靠避障点和标称着陆点的地形安全性分析与定量搜索模型,该模型呈四层逆金字塔结构,每一层搜索的结果作为下一层搜索的输入,从弱约束到强约束逐步收敛至100%地形安全着陆区,嫦娥五号探测器飞行结果表明该方法能够快速确定安全着陆区及标称着陆点,并有效指导着陆下降过程的标称航迹设计和轨道控制策略制定。     

月球南极着陆区关键特性分析

与月球中低纬度着陆区不同,月球南极地区地形地貌条件较为恶劣,太阳高度角低,对地可见与不可见周期较长,这些关键特性都对南极着陆探测任务提出了挑战。文章结合国内外已开展的研究工作,对南极地区的光照条件、对地可见、地形地貌等方面进行了分析和总结,得到了上述关键特性的规律。南极地区不存在永久光照区,但存在一些几百米尺度的4~9个月的准连续光照区,着陆器的光照条件与着陆器高度密切关联;南极地区光照条件和对地可见受地形影响较大;在50m基线情况下,备选着陆区域平均坡度比较平缓(0°~5°);着陆器尺度5m基线情况下,不同备选着陆区域平均坡度相差较大,最大平均坡度可以达到25°。根据上述分析,对我国开展月球南极探测的任务规划和探测器系统设计提出了建议,主要包括着陆区的选择及探测器主要功能组成等。     

行星着陆轨迹优化技术研究进展

针对行星大气进入、动力下降过程动力学环境及约束条件等进行了分析,回顾了近年来行星着陆轨迹优化的研究现状。在此基础上,结合行星着陆轨迹优化技术在动力学特征、约束条件、不确定环境方面的特点,从非线性动力学的等价/近似变换技术、复杂约束条件下的最优轨迹快速求解技术、不确定条件下的能控/能达性分析技术三个方面,对行星着陆轨迹优化的关键技术进行了梳理。     

翼伞精确定点着陆归航方法研究

文章介绍一种翼伞精确定点着陆归航的方案 ,按高度将归航过程划分为 6个阶段 ,给出了每个阶段的制导算法 ,讨论了系统的稳定性并给出结论。     

月球探测器软着陆最优末制导策略

在制动火箭推力幅值满足连续可变的前提下,研究了月球探测器软着陆末端的垂直下落过程中的控制问题。基于线性系统跟踪控制理论,利用线性系统中的模型参考跟踪控制的方法设计了一种对指定轨迹进行跟踪的制动方案。同时为了满足耗燃最优性和安全性,根据最优化理论,对控制律中的参数进行优化,最终确定系统的控制律。仿真结果表明该设计方法是简单、有效的。     

火星探测器减速着陆技术分析

火星的大气环境和地球差异较大,存在着许多未知的因素,火星探测的减速着陆同样充满了风险和挑战。文章通过对美国火星探测减速着陆的重点技术进行分析,并归纳总结了火星探测器减速着陆技术的发展趋势。