資源描述：
《月球探測器轉(zhuǎn)移軌道的特性分析_周文艷.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第卷第期空間科學學報245,No.5年月20049SePt.,2C0H04INESEJOURNALOF月球探測器轉(zhuǎn)移軌道的特性分析周文艷楊維廉(中國空間技術(shù)研究院總體部北京10086)摘要主要分析了月球探測器由近地點出發(fā),在假定末端條件不變的情況下,其轉(zhuǎn)移軌道的特;性參數(shù)對初始條件和變軌所需的速度脈沖等的影響考慮的特性參數(shù)的變化包括轉(zhuǎn)移軌道傾角的變化,近地點高度的變化和轉(zhuǎn)移時間的不同.;近地點高度;;;速度脈沖關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)移軌道轉(zhuǎn)移時間軌道傾角1引言我國的月球探測衛(wèi)星工程已經(jīng)正式啟動.對我國來說這是一個新的航天使命,與以前.,:的衛(wèi)星工程項目有很大的不同根據(jù)目前的設(shè)計衛(wèi)星的軌道飛行程
2、序是先由我國比較,成熟可靠的運載火箭長征3號甲將衛(wèi)星送入地球超同步轉(zhuǎn)移軌道然后由衛(wèi)星的軌道控,制系統(tǒng)在近地點進行兩次大的軌道機動逐步增大遠地點的高度在完成了這個調(diào)相軌道段,,以后在近地點再作一次軌道機動使衛(wèi)星進入飛向月球的地月轉(zhuǎn)移軌道段在這個軌道段,,飛行5天后衛(wèi)星達到離月球的最近點(近月點)這時的衛(wèi)星運行在近似的雙曲線軌道上在近月點必須作一次大的減速軌道機動,使其變?yōu)槔@月的橢圓,否則衛(wèi)星將飛離月球.然后再作兩次大的減速機動使其變?yōu)樽罱K的高度20km的圓形使命軌道.在這個復(fù)雜的軌,、、道飛行過程中最重要的是地月轉(zhuǎn)移軌道段因為要同時考慮地球月球太陽對衛(wèi)星的引力,對我國的航天界這是一
3、個新的問題.地月轉(zhuǎn)移軌道的選擇和設(shè)計除了有一定的理論難,度外更主要的是要考慮工程大系統(tǒng)的各種因素的要求和制約因此有必要對轉(zhuǎn)移軌道的特性參數(shù)進行分析,選擇工程適用的特性參數(shù)值.轉(zhuǎn)移軌道的選擇在很大程度上考慮它的,,能量需求即近地點的速度要求以及在近月點的減速機動的需求考慮對地面測控的適應(yīng)程度等等.本文分析計算了轉(zhuǎn)移軌道近地點高度、轉(zhuǎn)移軌道飛行時間和軌道傾角變化引起,,的總的速度增量需求的變化同時也分析了不同的飛行時間對地面測控系統(tǒng)的影響在此基礎(chǔ)上提出了對轉(zhuǎn)移軌道選擇的一些結(jié)論性看法.2月球探測器轉(zhuǎn)移軌道的精確計算方法,本文采用的精確計算方法是基于參考文獻【l]得到的與文獻【l]中不
4、同的是始終采,,用地心慣性坐標系計算過程中考慮了地球幾項引力攝動月球和太陽作為質(zhì)點對探測一一,一20040206收到原稿200今0709收到修定稿:期周文艷等月球探測器轉(zhuǎn)5移軌道的特性分析日月位置由得到;、450DE.器的影響用到的坐標系有地心慣性坐標系月心平移慣性[zJ坐標系和月心赤道坐標系.、圖探測器月球和太陽在地心慣性坐標系中的位置1,.osonosaemoonandsunintheearthee1nterinertiaFligsystePmitifpeeraft,,、、,OMS和尸分別代表地球月球太陽和探測器它們在地心慣性坐標系中的關(guān).、,m、,。二mdd系如圖1所示月球
5、太陽和探測器相對于地心的矢徑分別為和仁和八分別表示探測器到月球和太陽的矢徑.3特性分析,假設(shè)探測器于2004年8月27日02500進入地月轉(zhuǎn)移軌道末端條件為近月點高度200km,月球軌道為極月軌道.&1軌道傾角的影響對于地球衛(wèi)星,軌道傾角是個很重要的軌道參數(shù),它的影響面很廣.在選擇地月轉(zhuǎn)移軌道傾角時,我們所關(guān)心的重要問題是總能量(即總的速度)的需求與軌道傾角選擇的關(guān),,,,系因此針對近地點高度20km轉(zhuǎn)移時間120h軌道傾角乞由o0一180變化解出滿,.,足末端條件的轉(zhuǎn)移軌道近地點速度vp和軌道傾角乞的關(guān)系如圖2所示結(jié)果顯示軌道傾角`從o0一180變化引起近地點速度的變化約為0.
6、00043km/s,可見,軌道傾角對近地點速度的影響很小,因此對近地點加速脈沖的影響可以忽略不計.,,探測器到達近月點時還需要對探測器施加一個制動的減速脈沖d:m使其變?yōu)?00km高的月球衛(wèi)星.月球附近的制動脈沖和軌道傾角的關(guān)系如圖3所示.軌道傾角從o0一150,..015km/5變化近月點制動脈沖的變化約為我們所關(guān)心的能量問題就是近地點和近月點的兩個脈沖速度增量的總和.由于近地點的速度增量與傾角基本上無關(guān),近月點速度脈沖就決定了這個總的速度增量.于是由圖3可以看出,軌道傾角在30左右總的速度脈沖最小.本文算例所計算的最小近月點制動脈沖對應(yīng)的軌道傾角為260.:,由此可以得到以下
7、結(jié)論軌道傾角對近月點的速度影響比較大轉(zhuǎn)移軌道傾角在約,.30“時所需要的速度脈沖比較小空間科356學學報卷10.91795010917940工!甲nd巴ǎ日10.917930}皇。。.910.917920已名。,610.91791010.917900L01201600408。120160oo/()乞/()圖2近地點速度隨軌道傾角的變化圖3近月點速度脈沖隨軌道傾角的變化Fig.2VeloeityvaryofperigewithorbitinelinationFig·3Veloei
