向月球飞行轨道的若干特性研究

利用圆锥曲线拼接技术,研究从地球圆形停泊轨道飞向月球的轨道及月球卫星轨道的轨道特性.当地月转移轨道平面与月球轨道平面共面时,月心轨道和地月转移轨道射入条件的关系可用一组代数方程描述;不共面时,可用一组超越方程迭代求解.数字仿真得到了有益结论.      

地-月L2点中继星月球近旁转移轨道设计

位于地月L2点周期轨道的中继星将首次为"嫦娥4号"月球背面着陆探测任务提供通信中继服务。中继星转移轨道设计是中继任务实施的关键环节。针对中继星转移轨道存在转移时间、近月点高度和halo轨道振幅等约束条件,系统研究了基于月球近旁的地月L2点转移轨道设计方法。首先基于限制性三体模型,分析了halo轨道族与着陆点可见性关系;然后将月球近旁转移轨道分为地月直接转移段和地月动平衡点附近周期轨道拟流形入轨转移段,采用带有状态约束的微分修正算法对这两段轨道进行拼接,得到了从地球附近至目标轨道族的月球近旁转移轨道;最后,针对南族halo轨道分析了halo轨道振幅和月球飞越高度对转移轨道设计的影响,以及转移轨道的入轨相位分布。仿真结果表明:月球近旁转移轨道设计方案具备工程上的可行性与优越性。该方案可以为实际工程任务和应用提供参考。     

月球极轨探测器轨道方案设计

首先介绍了一种当前技术较为先进的奔月转移轨道方案－定相环形轨移轨道，指出了其优缺点及可行的轨道修正方案，然后确定了对月观测型探测器轨道设计原则，并采用定相环形奔月转移轨道，从总体方案的角度给出了一个月球探测器轨道设计方案，提出了具体的设计与分析方法，最后以某月球探测器为例进行了计算，给出了设计结果。     

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。     

地月拉格朗日L2点中继星轨道分析与设计

地月L2点位于地月连线的延长线上,在地月L2点运行的卫星可以连续观测月球背面,解决月球背面与地球之间的通讯问题,在月球背面着陆探测任务中起着至关重要的作用。对从地球出发、利用月球引力辅助变轨、形成地月L2点的轨道进行了研究,分析了发射窗口、地月转移时间、近月点高度、近月点倾角、轨道振幅等多项因素对转移轨道和使命轨道特性的影响,寻求满足地月L2点中继任务需求的飞行轨道。通过分析研究,文章明确了转移和使命轨道的相关特性,可为中继星任务轨道的参数设计和优化提供有益参考。     

月球概况

月球是地球惟一的天然卫星，距地球 384 400千米，半径 1738千米，相当于地球半径的 27％，质量 7.35× 1022千克，相当于地球的 1/81。 　月球的轨道运动 月球以椭圆形轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称为“白道”。白道平面不重合于赤道，也不平行于黄道面，而且空间位置不断变化，周期为 173日。 　月球的自转 月球在绕地球公转的同时进行自转，周期为 27.321 66日，正好是一个恒星月，所以我们看不见月球背面。这种现象我们称之为“同步自转”，几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。 　…     

载人地月混合轨道一次脉冲应急返回轨道分析

对于载人地月转移任务，应急返回轨道是航天员安全返回地球的保障。针对载人混合轨道地月转移对安全性要求高的特点，基于载人地月混合轨道，提出了3种一次脉冲的应急返回轨道，即直接返回、即刻机动绕月返回及绕月后机动返回等模式。研究了不同时刻发生故障后，利用3种应急模式返回地球的转移时间和速度增量等特性，研究了载人地月转移全过程出现故障后的应急方式，总结了3种应急模式的应用特点及优劣，可为载人月球探测任务顶层任务分析与设计提供参考。     

单自由度太阳帆板极月轨道月球卫星的初步热分析与热设计

对国外极月轨道月球卫星的热设计进行了概述,并以一个极月轨道月球卫星为例,介绍了采用单自由度太阳帆板技术的某极月轨道月球卫星.针对该卫星,对其奔月飞行和在极月轨道上环月运行时的外热流与空间散热问题进行分析,根据分析结果,初步提出了该卫星的热设计方案,重点对有效载荷热控问题, ±y侧仪器设备的热控问题,以及热控百叶窗的应用技术等进行了描述.     

给定条件下直接命中月球轨道计算方法

在给定飞行时间、着月时间、着月入射角及停泊轨道等约束条件下，建立飞月轨道数学模型；采用可变容差多面体算法及罚函数方法进行二点边值搜索，借助双二体理论近似确定迭代初始条件，得到满足要求直接命中月球的飞月轨道。     

月球垂直软着陆轨道初步设计

采用圆锥曲线拼接法,建立了月球垂直着陆的数学模型;推导了地月转移轨道和一些重要参数的初步设计和计算方法。通过仿真,给出了理想情况下和考虑推力大小时月球垂直着陆轨道运动特性。对运动特性的分析结果可为轨道初步设计提供一定的参考。     

嫦娥-1的奔月之路

中国已经发射过各种轨道的人造地球卫星,但是还没有发射过人造月球卫星.从地球到月球不但距离遥远,将近4×105km,而且月球自身还在围绕地球进行公转,平均运动速度为1.023km/s.因此,如何让嫦娥-1月球探测卫星与运动着的月球精确交会,并按绕月的工作轨道运行是非常困难的事情.在世界探月历史上,曾多次发生探测器距离月球很远飞过,与月球"失之交臂",也曾发生过探测器未能进入环月轨道而撞到月球表面上"粉身碎骨".由此可见,嫦娥-1飞行轨道的设计是整个工程中一项必须突破的关键技术.     

俄罗斯决定独立开发月球

据2006年12月28日报道，由于美国未接受联合开发月球的建议，俄罗斯决定独立开发月球，并将于2010年出台开发月球的具体计划。按照目前的设想，俄罗斯将制定2025年之前的月球开发“三步走”计划，其内容是：首先以“国际空间站”为基础建立轨道基地，发射载人飞船进行绕月飞行，建立月球探测综合设施；然后建立月球轨道站，并以此为基地开发月球飞船的燃料补给地；     

“嫦娥一号”卫星的调相轨道设计

中国第一颗月球探测卫星"嫦娥一号"的飞行轨道的设计中采用了调相轨道,在"长征三号甲"运载火箭提供的超地球同步转移轨道与地月转移轨道之间增加了一段由周期为24h和48h轨道构成的环绕地球飞行的调相轨道。为了将几条不同的轨道精确地拼接起来,必须考虑地球引力场对轨道的摄动影响。克服这个难点的做法是基于经典的轨道摄动理论,先将整段调相轨道设计为考虑地球引力场J2项影响的平轨道,在与运载的发射轨道拼接时,先将运载的包括短周期摄动的瞬时轨道转换为平轨道,在与地月转移轨道拼接时将调相轨道转换成拼接点的瞬时轨道。由于采用了平轨道的处理方法使得轨道控制策略的表述十分简明并易于操作。     

日本的月球—A探测器

月球-A（LUNAR－A）是日本宇宙科学研究所（ISAS）研制的一颗重540kg、采用自旋稳定的新型月球探测器，计划于1997～1998年间用M－5火箭发射到月球轨道上。探测器上配备3个由月震仪和热流量计等组成的穿测器（penetraton），用于穿入月表，以地球物理学的方式查测月球内部结构，为开展月球起源、进化等研究创造条件，提供可靠数据。LUNAR－A上还安装了轻型、高精度的摄像机，用于对准月球摄像，获得大量的月面信息，对月面进行研究。1991年1自24日，ISAS已成功地发射了飞天号月球探测器（第14号科学卫星）。它上面载有一颗子卫星“…     

欧洲第一个月球飞行任务即将启程

2003年7月8日,欧洲航天局的月球探测器SMART-在完成了全部机械和电检测后成功地通过了飞行就绪评估。SMART-1于近日被送往位于法国圭亚那的库鲁航天中心。在航天器与阿里安5运载火箭安装在一起之前,要进行电检测和燃料加注。同时与SMART-1航天器一起升空的还有另外两颗卫星。SMART-1将运用电推进方式从地球静止转移轨道进入月球轨道。转移所需的时间大约为15至17个月。整个飞行过程可以分为4个阶段:(1)发射和早期     

中国月球探测卫星飞行程序

我国月球探测卫星的飞行过程将主要分为三个阶段:(1) 调相轨道段:月球探测卫星与运载火箭分离后,将先围绕地球运行一段时间。通过三次近地点变轨,逐步抬高轨道的远地点。在第三次变轨后(11),卫星脱离地球轨道,进入奔向月球的地—月转移轨道。(2) 地—月转移轨道段:地—月转移轨道是一条复杂的曲线,卫星要飞行5～6天,其间根据轨道的具体参数进行1～2次中途修正(13,15),以保证卫星正确进入预定的月球轨道。(3) 环月轨道段:当卫星达到距月球200千米时,卫星进行减速制动(18),进入环绕月球南—北极运动的月球极轨道。此后经过两次近月点制动(20,2…     

基于嫦娥一号高能粒子数据的地球磁层屏蔽效应研究

月球绕地球运行轨道约有1/4位于地球磁层内,因此,地球磁层是否会为月球轨道附近高能粒子提供足够的磁场屏蔽对于探索月球活动具有重要影响.嫦娥一号是中国首颗绕月人造卫星,其绕月飞行的工作轨道距离月球表面200 km.通过对嫦娥一号高能粒子探测器(HPD)的探测数据进行分析,比较了当月球位于地球磁层内外6个不同能道(能量范围4～400 MeV)时质子通量的变化,发现当月球位于地球磁层内时,这些能道的质子通量并没有发生显著减少,结果表明地球磁层不能为月球轨道附近高能粒子提供显著的磁屏蔽.     

基于交会模式的月球大椭圆轨道编队飞行控制

两颗微卫星进入环月大椭圆轨道后,在地面测控支持下,通过执行若干次轨道机动,最终实现从相距上千或上万km至相距1～10 km范围变化的环月轨道编队飞行。针对月球大椭圆轨道,基于多脉冲交会控制模式,设计了交会点满足编队飞行状态的轨道控制策略,采用线性制导方法迭代计算精确轨道控制参数;设计了顺序优化的5脉冲控制策略,对轨道平面、拱线、形状和相位等轨道全要素进行控制,通过远距离接近、中距离调整和近距离捕获的渐进式分段控制,在月球大椭圆轨道差异较大条件下,相对运动轨迹渐进稳定,最终实现近距离编队。     

美国正在研制绕月卫星--月球勘测轨道器

全球已经掀起了探月热，欧洲的SMART-1已进入月球轨道；中国正在研制嫦娥-1号卫星；印度将通过月球初航1号卫星考察月球。而在美国，自从2004年1月布什宣布新太空设想以来，美国航宇局制定出了一系列具体的探测计划，其中包括无人月球探测计划，该计划的第1个项目已经确定，就是美国新型绕月卫星——“月球勘测轨道器”，该卫星计划于2008年10月15日发射，它将是美国重返月球迈出的第一步，向来来人类探索更远的宇宙空间铺平道路。     

月球探测器转移轨道的特性分析

主要分析了月球探测器由近地点出发，在假定末端条件不变的情况下，其转移轨道的特性参数对初始条件和变轨所需的速度脉冲等的影响；考虑的特性参数的变化包括转移轨道倾角的变化，近地点高度的变化和转移时间的不同．