月球引力转变软着陆的制导控制研究

对于月球引力转变软着陆过程,采用反馈线性化方法,对高度和速度信息分别设计了跟踪制导控制律,并应用微分几何的有关理论证明了这两种跟踪控制控制系统的李雅普诺夫稳定性。此外,根据软着陆系统推力、燃料和状态的约束条件,给出了引力转变着陆过程初始条件的可达集合。最后给出的软着陆跟踪制导实例,只需要测得斜向距离、速度和姿态角度信息。这种制导方法测量简单,适于低成本的软着陆任务。     

国内外深空探测器精密定轨软件研究综述及WUDOGS简介

深空探测器精密定轨软件系统的研制在深空探测活动中是一个非常重要的环节,一直受到各大航天机构的重视。针对国内外深空探测器精密定轨软件平台的研究现状,重点介绍了具有代表性的美国JPL(Jet Propulsion Laboratory,喷气推进实验室)的DPTRAJ/ODP(Double Precision TRAJectory program/Orbit Determination Program,双精度轨道程序/定轨程序)和MONTE(Mission analysis,Operations,and Navigation Toolkit Environment,任务分析、操作和导航工具箱环境),GSFC(Goddard Space Flight Center,戈达德航天飞行中心)的GEODYN-II以及法国CNES(Centre National dEtudes Spatiales,国家空间研究中心)的GINS(Géodésie par Intégrations Numériques Simultanées,同步数值积分大地测量)软件系统,对这些软件的结构与功能进行了总结。之后对武汉大学自主研制的深空探测器精密定轨软件系统WUDOGS(Wuhan University Deep space Orbit determination and Gravity recovery System,武汉大学深空探测器精密定轨与重力场解算软件系统)的主要模块与功能进行了介绍,通过与GEODYN-II的交叉对比验证,表明:对于探测器的轨道预报,WUDOGS与GEODYN-II的1个月位置差异小于0.3mm,2d位置差值小于5×10~(-3) mm;双程测距、双程测速的理论计算值和GEODYN-II的差值RMS(Root Mean Square,均方根)分别在0.06mm,0.002mm/s的水平;WUDOGS目前已初步具备了月球和火星探测器精密定轨能力。最后对WUDOGS的下一步发展方向进行了展望。     

基于中继测量的环月探测器定轨能力分析

嫦娥四号月球探测拟首次实现月球背面的软着陆,测控与数传依赖地月L2平动点的中继卫星,并有望获取四程测量与星间测量数据。对基于中继测量的环月探测器测定轨能力进行了仿真分析,结果表明,中继卫星可较好地实现环月探测器连续跟踪;在定轨能力方面,中继卫星自身轨道精度是制约环月探测器定轨精度的重要因素,当跟踪弧段达到5h以上时,定轨精度趋于稳定,但轨道精度较中继卫星的轨道精度相差1个量级;对于星间链路测量,除中继卫星自身的轨道精度外,星钟的稳定性是制约定轨精度的另一个重要因素,如果辅助以每天1h的地基跟踪亦可实现优于百m的定轨精度。     

美国深空网的发展及其未来规划

1引言□□深空探测是指对月球和月球以远的天体和空间进行的探测,对实施深空探测的航天器进行测控通信的系统称为深空测控通信系统,它包括深空测控通信地面站和空间应答机两大部分。行星探测始于20世纪50年代末,美国和苏联/俄罗斯是行星探测的主要力量,它们通过发射无人行星探测器对太阳系内行星进行了大量的探测,极大地提高了对太阳系的认识程度。近些年来,深空探测再次成为航天技术发展的热点。目前,美国、欧洲航天局和俄罗斯等国家和组织已经建立了深空测控系统或测控网。法国、意大利和印度等国也在计划建立自己的深空站(DSS),用于对…     

可展开航天器的充气系统分析

1引言□□充气结构的应用极其广泛,包括数据接收和传输天线、太阳防护罩、散热器、聚光器、太阳电池翼、太阳帆、充气机翼、航天器着陆系统、行星探测器充气轮胎,甚至居住舱等。充气航天器的结构形式也是多种多样,从几厘米大的微型飞行器到几千米尺寸的太阳帆或者太阳电池翼。在很多情形下,充气结构是唯一可行的选择,因为这种结构有其特有的优势,它的质量轻、折叠体积小、价格低廉、展开可靠性高,这是其他结构所无法望其项背的。2充气结构的分类按照工作方式,充气结构一般可以分为以下3类:持续充气(CI)结构,充气刚性化(RI)结构和一次性充…     

2007年的世界航天活动

□□2007年的世界航天活动总的来讲是比较顺利的,虽然也遇到一些挫折,但取得的成就更为显著,尤其是在人造地球卫星和空间探测器方面,发射了一些举世瞩目的新型航天器,促进了航天技术的发展和应用。1美国继续领跑2007年,美国在人造地球卫星方面呈现出一些新亮点,如发射了分辨率达0·5m的全球观测-1(WorldView-1)商业遥感卫星和首颗“宽带全球卫星通信”(WGS)卫星等。1·1人造地球卫星2月17日,美国5颗相同的“西弥斯”(THEMIS,又译作“磁亚暴事件历史进程与大规模交互作用”)微型卫星由德尔他-2(7925)火箭成功发射。这组卫星用于全方位研…     

凤凰号在火星极区着陆

在经历了6.8×108km航行之后,美国东部时间2008年5月25日19:53,美国凤凰号(Phoenix)火星探测器在火星北极成功着陆,着陆地点设在纬度同地球格陵兰或阿拉斯加洲北部相当的广阔浅谷.成功着陆后,质量350kg的凤凰号在原地等候了15min,等着陆时掀起的尘埃落定后,展开了太阳电池翼,并于2h后传回第1批图片,其中1张显示探测器1条"腿"站立在火星表面,另1张显示太阳电池翼已经展开,以及几张火星北极表面的清晰图片.5月27日,传回了它记录的第1份火星天气报告.     

激光冲击强化对加力燃烧室火焰探测器焊缝的影响

为了研究激光冲击强化（LSP）后加力燃烧室火焰探测器焊缝位置异常开裂原因,采用X射线衍射方法和金相方法对激光冲击强化效果进行分析,并利用扫描电子显微镜对断口进行了观察。在Abaqus有限元分析软件中建立了与观察到的焊缝缺陷相似的有限元模型,对焊缝缺陷的LSP处理及冲击波传播过程进行了模拟分析。试验结果表明：具有较好材料完整性的区域经LSP处理后,表面会预置较大残余压应力,同时表面金属晶粒得到细化,疲劳裂纹会在焊缝缺陷位置萌生和扩展。有限元分析结果表明：存在分层缺陷的焊缝经LSP强化后,冲击波会在分层缺陷处产生反射,造成分层位置发生开裂,形成裂纹源造成疲劳开裂。根据试验和仿真分析结果,为提升火焰探测器焊缝激光冲击抗疲劳效果,建议优化焊接工艺,提高焊接质量。     

小行星探测器测试发射模式研究

针对小行星探测器测试发射的特点,对影响小行星探测器测试发射模式选择的准则和因素进行深入分析,采用层次分析法和二级评判准则,建立了小行星探测器测试发射模式的多属性决策模型,在影响因素集定性讨论和决策模型定量分析的基础上,提出了小行星探测器测试发射模式的2种备选方案。     

考虑结构参数不确定性的月球探测器结构优化设计

针对月球探测器结构优化过程中存在的分析耗时和结构参数不确定性影响问题,提出了考虑结构参数不确定性的月球探测器结构快速优化框架。优化框架基于多域子结构运动综合方法,建立了月球探测器结构多域子结构模型,实现了模型规模的降低,提高了模型分析效率;基于区间场不确定性分析方法,建立了结构参数不确定性模型,并开展了探测器结构参数区间灵敏度分析;基于区间可能度理论实现了不确定性优化问题的转换。通过两个优化算例进行方法验证,优化分析结果表明,基于本文的结构优化框架,可以明显提高结构优化效率;通过与确定性优化结果对比,验证了考虑结构不确定性的结构优化可以提高分析结果的可靠性。