环月轨道交会的载人登月任务轨道与窗口规划

针对环月轨道(Low Lunar Orbit,LLO)共面交会支持的"人货分离"载人登月任务,提出了一种任务窗口与轨道一体化规划方法。分析了基于LLO共面交会的"人货分离"载人登月任务的基本流程和工程约束;针对任务各阶段窗口与轨道求解问题,提出了以动力下降时刻为迭代初值的窗口规划策略,并建立了高精度模型下的环月轨道、双二体模型下的人员和货物运输轨道规划模型。以载人月球探测中国科学家命名的环形山为假想背景,给出仿真实例,仿真结果验证了文章所提方法的正确性,为探月工程任务提供了一种有效的窗口与轨道设计工具。     

环月降轨实现月面着陆的控制策略

针对探测器实现月面着陆的问题，对环月降轨轨道控制策略进行了研究。根据环月降轨的控制方程，将环月降轨单脉冲控制变量的不同组合与月面着陆目标参数建立了3种关系；建立了定时定点月面着陆、定点月面着陆和目标纬度区域月面着陆3种环月降轨控制策略，并给出了控制策略求解算法和步骤。针对定点月面着陆，单脉冲对半长轴和近月点高度进行组合控制，分析了环月降轨控制解空间。针对标称环月轨道/-偏差环月轨道/+偏差环月轨道，分别进行了定时定点/定点/目标纬度区域3种月面着陆的控制计算，验证了环月降轨控制策略。可应用于月球着陆、月球采样返回及载人登月等实施月面定时定点着陆任务的轨道控制。      

月面广义资源探测及其原位利用技术构想

以载人登月场景下的月面资源精细化利用为目标,概述了月面资源探测与原位利用技术的国内外发展现状。针对未来载人登月探测任务规划以及确定预先研究目标的实际需求,提出了月面环境资源的广义分类和精细化利用思想,并以载人登月场景下的"人器机环境"系统为研究对象,细化了可在轨利用的资源、需带回地球的样本资源和人机废弃物资源等三类资源的拓扑组成。本着继承与创新兼顾、前瞻性与实用性包容的概念研究理念,重点阐述了宇航员人因主导的矿物资源勘查、月面环境条件的资源化利用、多态样本的采集、人机废弃物的循环利用等月面广义资源的探测与原位利用技术途径。     

把实验室搬上太空

1969年7月22日,阿波罗11号载人飞船圆满结束了登月任务,成功从月面起飞,然后脱离月球轨道,踏上了返回地球的旅途.就在这一天,美国航宇局决定用土星5号火箭发射一座空间站,并用土星1B火箭发射三艘载人飞船,分别将三批航天员送入站内工作生活.     

人类第一次登月

美国航宇局在阿波罗10号综合演练了登月全过程飞行试验结束后,宣布阿波罗11号将执行载人登月任务.具体任务和目标只是简单的2句话:完成载人登月并安全返回任务,完成月球考察和取样任务.     

多约束条件下探测器击中月球的轨道设计

讨论了探测器从低高度圆型地球停泊轨道出发，沿速度方向施加脉冲推力进入登月轨道，不加制导自由飞行击中月球的轨道设计问题。考虑的约束条件包括：①着月点光照；②探测器通视；③登月轨道初速及飞行时间限制；④着月时探测器相对月面落速大小和方向限制；等等。利用理论分析和简化假设，考虑节省能量、约束条件①和②，给出了着月区域、着月日期段、着月时刻段的选择方法及算例；基于数据分析和大量计算，考虑约束条件③和④，给出了确定标准轨道的方法和算例。该思路和方法经数值仿真验证是高效实用的，可为实际工程的登月轨道设计提供重要依据     

图解世界载人航天发展史(二十七)

正登月前的三次载人飞行试验1966年12月21日,阿波罗8号飞船升空,这是第二次载人飞行,飞船没有携带登月舱,3天后进入环绕月球轨道,环月飞行20小时后安全返回地球。在环绕月球飞行10圈的过程中,3名航天员考察了未来阿波罗11号飞船预计的登月点——静海区域,成功地进行了电视直播,并拍摄了700余张月球照片和150张地球照片。左图为航天员拍摄的月面沃海区域的环形山;右图     

载人小行星探测目标选择与轨道优化设计

针对2020-2040年载人小行星探测任务,研究了探测目标选择与轨道优化设计问题。首先,针对已编目的近地小行星,综合考虑绝对星等、燃料消耗等多方面因素与约束,给出了适合载人探测任务的候选小行星序列;然后,构建了载人小行星探测任务轨道的设计模型,采用参数优化算法对探测轨道进行了设计;进一步,为了获得最优探测轨道,利用主矢量原理对探测轨道进行了优化。该研究可为载人小行星探测任务设计提供有价值的参考。     

“阿波罗”载人登月工程

“阿波罗”载人登月工程是美国国家航空航天局在20世纪六七十年代组织实施的载人登月工程，或称“阿波罗计划”。“阿波罗”计划采用月球轨道交会法，用强大的“土星”5号运载火箭把50吨重的航天器送入月球轨道。航天器本身装有较小的火箭发动机，当它接近月球时，能使航天器减速进入绕月轨道。     

载人登月与深空探测工程科技论坛召开

<正>以"载人登月与深空探测"为主题的中国工程院科枝论坛于2010年11月5日在北京召开,包括30余位院士在内的航天及相关领域的领导、专家和学者出席了论坛。本次论坛旨在深入研讨载人登月与深空探测系统的技术需求和发展趋势,以及中国实施载人登月与深空探测的发展思路和设想,共同谋划中国载人登月与深空探测的未来发展。与会专家、学者针对载人登月与深空探测发展态势和科学目标,中国深空探测的成就和未来发展,中国载人     

地月转移自由返回轨道偏差传播分析

地月转移自由返回轨道的稳定性分析对载人登月任务轨道设计及中途修正策略规划有着重要意义。本文在地月会合坐标系下,推导了地月转移自由返回轨道的偏差传递方程,并基于标称轨道数据和解析方法,得到了轨道偏差随时间的扩散规律。研究结果表明:轨道偏差会随着时间推移逐渐增大,特别是在绕月飞行后,偏差量迅速增加,偏差累积将使飞行器无法返回地球。因此,工程实际中不存在严格意义上的自由返回轨道,飞行器在地月飞行过程中必须要进行中途修正。     

卫星通导一体化技术及其在探月中的应用

相较于自成体系、相互独立的卫星通信或导航系统,通导一体化系统的服务更加立体、更加全面。然而,现有的系统距离真正的通导一体都还存在着一定的差距。基于卫星通信提出了一种连续数据传输系统的通导一体架构及其实现方案,采用的“查询–应答”式的测量策略,无需授时信源和授时信宿在同一时刻发送测距信息,避免了收发测距终端存在的潜在风险,有效地提高了距离和钟差的测量精度。并以载人登月为背景,给出了利用月球中继通信系统实现月面导航的案例。仿真结果表明,通导一体系统在为月面目标提供通信服务的同时,还可以提供较高精度的定位和授时服务,可用于未来载人登月信息系统的设计。     

月球空间站:俄载人登月计划重要一环

<正>苏联时代曾在航天竞赛中一路领先,却在载人登月的竞赛中一败涂地,月球也成了俄罗斯人念念不忘的心病。21世纪,俄罗斯借着新一轮探月登月的热潮,也提出了自己的载人登月计划,其中月球空间站是一个重要组成部分。俄月球空间站的发展建立月球轨道空间站并不是21世纪的新思维,早在1959年美国的冯·布劳恩就提出在月球轨道上建立燃料补给     

美、苏、俄载人登月运载火箭特点分析

1引言 迄今为止,美国、苏联／俄罗斯的载人登月经历了两个发展阶段。在第一阶段（20世纪50年代末到70年代初）,美国和苏联为了政治目的展开了载人登月竞赛。美国执行了规模浩大的阿波罗计划,使用土星-1B运载火箭进行了不载人或载人“阿波罗”飞船的地球轨道飞行试验,并使用土星-5运载火箭发射“阿波罗”载人飞船登月。苏联也为执行载人登月计划研制了N-1运载火箭,但飞行试验全部失败,最终取消了登月计划。第二阶段是进入21世纪之后,     

每期十星

“双子星座”宇宙飞船 “双子星座”宇宙飞船是双子星座载人飞行计划中使用的飞船,该计划是美国第一个载人飞行“水星”计划与阿波罗载人登月计划之间的一个过渡计划,主要目的是发展轨道机动、交会和对接技术,训练航天员进行舱外活动的能力,为阿波罗飞船载人登月作技术准备。     

阿波罗计划大事记

阿波罗计划是美国航字局的载人登月计划,其目的是考察月面、进行摄影、放置科学仪器、采集月面岩石和土壤,并安全返回地面。它是人类第一次登上月球的伟大航天工程,登月成功在航天史上树立了新的里程碑。     

序曲——前期准备

美国航空航天局从1961年～1972年从事的一系列载人航天飞行任务,任务名称是"阿波罗"计划,在20世纪60年代主要致力于完成载人登月和安全返回的目标.     

“阿波罗”计划

作为迄今为止最庞大的月球探测计划,"阿波罗"飞般的任务包括为载人登月飞行做准备和实现载人登月飞行,已于1972年结束.     

神十飞天引海外各方热议

2013年6月11日17时38分,神舟十号飞船承载着3名航天员在酒泉卫星发射中心由长征二号F运载火箭成功发射,准确进入轨道。在此后的15天时间里,天宫一号与神舟十号载人飞行实现了"准确进入轨道,精准操控对接,稳定组合运行,健康在轨驻留,安全顺利返回"的任务目标。以天宫一号与神舟十号载人飞行任务圆满成功为标志,中国载人航天工程第二步第一阶段任务完美收官,将全面进入载人空间站工程建设阶段。     

非圆轨道卫星实现共面悬停的方法

通过矢量控制,使任务卫星始终在目标卫星的轨道平面内飞行,同时保证"任务卫星-目标卫星-地心"的夹角和两颗卫星间的相对距离保持不变,从而实现共面悬停飞行。重点进行了任务卫星悬停飞行的动力学理论分析,推导了悬停飞行过程中任务卫星相对于目标卫星的径向和切向加速度需求,给出了开环控制方案,对不同悬停任务的能量需求进行了对比分析,最后对悬停飞行过程进行了动力学仿真。