火星探测转移轨道初始设计与分析

根据推进方式和是否采用金星借力,火星转移轨道分为大推力直接转移轨道、大推力金星借力转移轨道、小推力直接转移轨道和小推力金星借力转移轨道4类。传统的轨道设计方法只是针对某一类特定的转移方案进行轨道优化,而并未针对不同的转移方案进行详细对比分析。文章以2020/2022年发射窗口为例,针对4类基本火星转移轨道进行研究。首先,基于不同轨道初始设计方法,对4类轨道进行了初始设计,得到了每类转移方案的能量最优转移轨道。然后,基于设计结果和能耗对4类转移方案进行了横向对比分析,得到了不同策略下的转移轨道的特性。基于小推力的火星探测任务轨道对发射能量要求低;大推力直接转移和借力金星的发射窗口交替分布,可以互为备份;基于小推力推进的探测器采用金星借力转移策略相比直接转移能够减少10%的能耗,优势十分明显。     

法国将检查“阿里安-5”的设计

图卢兹消息:法国将检查其“阿里安-5”大推力火箭的设计,以便确定能否避免类似美国“挑战者”号航天飞机那样的爆炸事件的发生。阿里安的主要设计目的是把不载人的有效载荷送入地球同步轨道或者地球低轨道,但也能用以发射法国设计的赫尔墨斯小型载人航天飞机。“阿里安-5”将采用一对固体火箭助推     

美火箭公司计划做火箭低轨道试验

由民间集资独自开发用于发射低轨道卫星火箭的美国火箭公司(Amroc),预定在1987年年底进行火箭低轨道飞行试验。目前,它正和美国空军交涉使用加利福尼亚州的范登堡空军基地发射台。其火箭是采用固体燃料(聚丁二烯+橡胶)和液体氧化剂(液氧)组合而成的混合型火箭。1986年12月已借用爱德华兹空军基地进行了火箭发动机静态燃烧试验,发动机直径为1.1米,内装燃料约1360公斤,氧化剂约3630公斤。海平面推力为15200公斤,比冲     

长征二号捆绑运载火箭发射成功

<正> 1990年7月16日北京夏令时9时40分,我国新研制的大推力运载火箭——长征二号捆绑式运载火箭在西昌卫星发射中心拔地而起,助推火箭和一、二级火箭正常飞行,将模拟卫星送入了预定轨道. 这枚火箭是由我国新建的大型航天发射设施发射升空的,同时还为巴基斯坦搭载发射了     

中国航天史话

长征2号火箭 为了发射返回式遥感卫星,七机部一院(运载火箭技术研究院)于1970年开始研制长征2号运载火箭。它是在洲际地地导弹基础上进行改型设计的串联式两级液体火箭,全长约32米,最大直径3.35米,起飞质量190吨,起飞推力2774千牛,可将1800千克重的有效载荷送入低地球轨道。在总设计师屠守锷的主持下,研制人员解决了大推力火箭     

美企拟试飞气球发射小运载

<正>为验证其发射能力,美国加州海沃德初创企业九霄公司计划在今年12月份对用来向低地轨道发射立方星的一枚初样气球发射火箭进行首次试飞,证明其通信、导航和遥测分系统能够正常工作。九霄公司正在自行研制推力矢量控制系统,并采购固体火箭发动机,目标是要能把16颗立方星或一颗22千克重的卫星送入低地轨道。该公司计划从现有制造商手中采购高空气球,但未透露这些厂家的身份。为把装有火箭发射平台的高空气球送往大西洋上空,九霄公司已     

长征二号丙：—屡创发射不败纪录

1978年,在长征二号火箭的基础上,中国运载火箭技术研究院的科技人员进行了适应性的技术改进设计,把火箭长度由32米增加到35米,总起飞推力达到280吨,使其近地轨道的运载能力从1.8吨提高到2.5吨,以满足发射更重的返回式卫星的需要,从而衍生出一种新的运载火箭——长征二号丙。     

国外航天要闻

日德回收型卫星未进入轨道日本和德国1月15日联合发射的回收型实验卫星EXPRESS因二级火箭姿态控制发生故障。未能进入预定轨道。卫星在绕地球约三周后便进入大气层并落入太平洋。据日本宇宙研究所成立的事故对策委员会的初步调查,这次发射失败的主要原因是卫星的二级火箭的推力方     

印度发射自制卫星失败

印度于1987年3月24日从孟加拉湾的斯里哈里科塔发射场用加大推力卫星运载火箭(ASLV-1)发射国产“罗希尼”卫星,未获成功。ASLV 型火箭为4级火箭(带助推器),能将150公斤有效载荷送入400公里高度的轨道。印度自1980年以来用国产的SLV-3把“罗希尼卫星送”入了轨道。印度计划用该火箭发射极轨道卫星和静止卫星。     

印度1986年将发射一颗150公斤重卫星

1986年,印度将首次用加大推力卫星运载火箭从斯里哈里科塔发射场发射第二颗“罗希尼”卫星,重150公斤。它将送入408公里圆轨道。现在,印度建立了一个专用发射台,有钢骨架塔,垂直装配卫星和火箭,而过去是水平装配,运到发射场,发射前竖起来。印度想用先进的卫星运载火箭使之进入更加先进的空间技术领域。火箭将带一个监测火箭技术性能的有效载荷。     

长征运载火箭发射地火直接转移轨道研究

针对发射场射向范围和低温入轨级在停泊轨道上最长允许滑行时间严格受限下，工程设计火星探测任务发射轨道时，优化保障2~3周发射日期窗口的困难，以及精确设计拼接探测器分离点时刻轨道6根数耗时周期长等问题，提出了加入滑行时间限制再精确双向微分修正的设计算法（有别于传统B平面矢量法）。由地球影响球边界速度直接解出长征运载火箭入轨点轨道根数，将火箭飞行星下点弧段表示成滑行时间的分析式，快速找到满足诸多设计约束的初始发射轨道；并解决了考虑探测器小幅深空机动后火箭发射轨道的深入优化问题。精确力学模型下数值微分改进后，获得高精度计算结果，同等可比条件下运算精度不低于STK软件。实现了从地面起飞到抵达近火点的飞行轨道整体优化，确保了首次探火工程的顺利实施。      

Optimal guidance based on receding horizon control for low-thrust transfer to libration point orbits

This paper addresses the design and computation of a guidance law for a transfer mission from an orbit near the Earth to a halo orbit around the libration point L₂ in the Sun–Earth system. The guidance law, which is designed based on receding horizon control and compensates for launch velocity errors that are introduced by inaccuracies of the launch vehicle, is solved using the generating function method. During the design of the closed-loop guidance law, the entire transfer mission, which is considered a nonlinear optimal control problem, is evaluated to obtain a nominal reference trajectory. Using the launch velocity errors and the uncertainty of the model, a spacecraft controlled by the proposed guidance law tracks the reference trajectory. Furthermore, the original Riccati differential equation in the receding horizon control algorithm is replaced by an equivalent convenient form of the Riccati differential equation that is based on the generating function. The high-efficiency solution of the equivalent equation avoids the online direct integration of the original Riccati differential equation, which significantly increases the computational efficiency for the receding horizon control problem. Numerical simulations using a nonlinear bicircular four-body model demonstrate the capabilities of the proposed receding horizon guidance law for the transfer mission. In addition, the generating function method improves the computational efficiency by at least one order of magnitude over the backward sweep method in solving the receding horizon control problem.     

太阳帆航天器行星际轨道转移优化算法

研究基于遗传算法的太阳帆行星际转移轨道的全局优化问题.通过极小值原理推导了太阳帆全局优化控制律,并以太阳帆飞行时间最短为优化目标函数,运用遗传算法对发射时间、到达时间和协态变量初值进行参数优化设计.为了解决轨道转移这一多约束优化问题,在遗传算法中加入动态罚函数.在此理论基础上作了从地球同步轨道出发到火星同步轨道转移和从地球出发与火星交会两个算例,仿真结果表明了该方法在太阳帆转移轨道全局优化中的有效性.     

月地转移轨道快速设计与特性分析

对采用直接大气再入方式的月地转移轨道,考虑大气再入界面参数和地面落点位置约束,提出了一种基于双二体模型的快速设计方法。该方法分为内外两层迭代循环,内层循环使月心段轨道和地心段轨道在月球影响球边界处连续,并采用Lambert问题与Newton-Raphson法相集合的方法求解满足再入角约束的地心段轨道参数;外层循环通过调整地心段轨道倾角和轨道置入时间使月地转移轨道满足地面落点位置约束。分析表明,存在四种类型的月地转移轨道满足大气再入界面约束,分别为降 降型、降 升型、升 降型和升 升型。在此基础上,对四种类型月地转移轨道的近地点地心距、置入分布点、再入点分布等特性进行了分析。仿真结果验证了所提出方法的有效性。     

月球探测器发射机会分析

发射月球探测器实际上是使探测器与月球交会的问题,由于月球位置的变化,选择不同的交会日期相应的地月转移轨道是不相同的。文章分析了月球在一个恒星月内位置变化与相应的地月转移轨道升交点赤经和近地点幅角变化的关系,在这个基础上讨论了发射机会和发射窗口问题。     

航天发射用磁悬浮助推发射系统概念研究

针对日益增加的航天发射成本问题和安全、可靠、低成本航天发射方式的需求,阐述了磁悬浮助推发射概念及其优越性.初步分析了磁悬浮助推发射系统组成及各分系统功能.通过比较电磁悬浮(EMS)和超导电动(EDS)两种磁悬浮系统性能,结果表明EDS是更适合于磁悬浮助推发射的磁悬浮系统方案.通过助推发射能量需求初步分析,直线电机加速能量供给系统是难题之一,需要重点解决.采用飞行弹道分析方法,说明地面助推水平起飞单级入轨运载器方案的可行性及特点.与其它航天助推发射方式比较,磁悬浮助推发射在提高入轨载荷和降低发射成本方面具有优势.     

从空间站起飞直接进入行星际转移轨道的可能性

航天技术的发展使空间站作为行星际飞行器的发射基地成为可能。充分利用双曲线剩余速度,使空间飞行器在从空间站起飞、离开空间站轨道后能直接进入飞向其它行星的转移轨道,从能量观点来看,是十分有利的。文章给出这种可能性的约束条件。     

机动变轨技术在空间领域的应用

文章介绍了机动变轨技术在空间领域应用的意义,尤其是在近地球轨道卫星发展中的重要性。机动变轨技术对解决卫星发展需求与运载火箭之间的矛盾和卫星选择多种运载火箭发射提供了可能性;在提高卫星使用性能和扩大应用范围方面也将起重要的作用。此外,还阐述了机动变轨技术的一般概念和在近地球轨道卫星应用实例。     

Navigating BepiColombo during the weak-stability capture at Mercury

BepiColombo is scheduled for launch in August 2013 and to arrive after a nearly six-year long transfer at Mercury in June 2019. The trajectory has a number of challenging elements: a launch with Soyuz/Fregat into a geostationary transfer orbit, followed by a lunar flyby, long low-thrust arcs and five more planetary flybys (one at the Earth, two at Venus and two at Mercury). At arrival the low thrust arcs reduce the approach velocity so much that BepiColombo passes by the Sun–Mercury Lagrange points L₁ and L₂ and gets weakly captured in a highly eccentric orbit around Mercury in case the orbit insertion manoeuvre would fail.This paper describes the navigation strategy during the final phase. Five trajectory correction manouevres during the last 65 days requiring up to 20 m/s (3σ) are proposed. With this strategy it is possible to navigate BepiColombo safely through the weak-stability boundary of Mercury and to reach the target periherm with a precision of 11 km.