基于地月L1點(diǎn)的載人登月飛行方案分析

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1、第20卷第6期2014年11月載人航天MannedSpaceflightV01．20No．6NOV．2014·工程技術(shù)·基于地月￡，點(diǎn)的載人登月飛行方案分析高啟濱，張洪禮，韓潮(北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院，北京100191)摘要：為解決傳統(tǒng)載人登月方案中重型運(yùn)載火箭難以研制、交會對接窗口選擇困難等問題，提出了符合我國現(xiàn)有技術(shù)條件的基于地月厶點(diǎn)的載人登月方案設(shè)想?；趯A形限制性三體模型和地月厶點(diǎn)特性的分析，將載人登月任務(wù)劃分為不同的飛行階段，研究了載人登月任務(wù)的規(guī)模、系統(tǒng)組成以及各艙段的質(zhì)量分配等。通過與基于環(huán)月軌道方案各

2、參數(shù)的分析和對比，提出通過付出較小代價將基于環(huán)月軌道的載人登月方案轉(zhuǎn)化為基于地月L點(diǎn)的載人登月方案的方法。結(jié)果分析表明，經(jīng)方案轉(zhuǎn)化，不但能充分發(fā)揮地月￡，點(diǎn)的優(yōu)勢，而且在一定條件下可以使節(jié)省燃料成為可能。關(guān)鍵詞：地月L，點(diǎn)；載人登月；飛行方案中圖分類號：v412．4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674—5825(2014)06-0562-07FlightSchemeofMannedLunarLandingMissionBasedontheFirstEarth-LunarLagrangianPoint(L1)GAOQibin，

3、ZHANGHongli，HANChao(SchoolofAstronautics，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Toovercomethedifficuhiesintraditionalflightscheme，suchasheavyrocketsaredi伍．culttodesign．a(chǎn)ndlaunchwindowcanbehardlychosen，aflightschemebasedonthefirstEach—LunarLagrangianPoint(

4、L1)wasproposed．Basedontheanalysisofthecircularrestrictedthree-bodymodelandtheEarth．LunarL，’Scharacteristics．flightofthemannedlunarlandingmissionwasdividedintoseveralstages．Thescaleofthemission．compositionofmannedlunarlandingsystemandmassestimationofeachcabinweres

5、tudied．Withadetailedcomparisonwiththeschemebasedonlunarorbit，wecouldfindalesscostlywaytotransforlnittotheflightschemebasedontheL1point．Theresultsshowthatbytransformation，theschemebasedonL1cannotonlytakeadvantageofthemeritsofL1，butalsoconsumelessfuelundercertainco

6、nditions．Keywords：TheFirstEarth—LunarLagrangianPoint(L1)；mannedlunarlanding；flightscheme1引言隨著各航天大國深空和星際探測項(xiàng)目的不斷推進(jìn)，載人航天工程已成為一個國家高新技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展水平的集中展示。2013年“玉兔號”月面探測器的成功著陸，標(biāo)志著我國的月球探測技術(shù)再一次實(shí)現(xiàn)了重大突破，這使我國離載人登月的目標(biāo)又近了一步。載人登月可以充分發(fā)揮人類探測的靈活性，能更好地對月球進(jìn)行探測，同時也可把月球當(dāng)作向星際航行的跳板，使人類向深空探測邁進(jìn)

7、。載人登月飛行方案是成功實(shí)施載人登月任務(wù)的關(guān)鍵，目前，國內(nèi)外已有眾多學(xué)者對其進(jìn)行了研究。根據(jù)登月計劃是否在月球軌道附近和地球近地空間進(jìn)行交會對接，可以將飛行方案基本分為四類：地球軌道不交會一月球軌道交會?、地球軌道收稿日期：2014-06—10；修回日期：2014-09-29基金項(xiàng)目：載人航天預(yù)先研究項(xiàng)目(010103)作者簡介：高啟濱(1990-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)轱w行器設(shè)計。E—mail：sagqb@sa．buaa．edu．cn第6期高啟濱，等．基于地月三。點(diǎn)的載人登月飛行方案分析563交會一直接返回、地球

8、軌道交會一月球軌道不交會、地球軌道交會一月球軌道交會舊’3J，其中，美國的阿波羅登月計劃采用的是第一種方案，星座計劃在前期論證時采用的是第四種方案¨，3'4

9、。從我國現(xiàn)有技術(shù)條件來看，由于運(yùn)載能力的限制，實(shí)現(xiàn)像美國阿波羅載人登月計劃的“地球軌道不交會一月球軌道交會”飛行方案有較大難度¨J。此外，對于著月點(diǎn)緯度高的情況