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小型月球探测器轨道设计

阮开利  
【摘要】: 飞向月球、探索月球成为新世纪人类航天的重要课题,本文结合我国国情 以及航天发展现状,提出发射小型月球探测器的设想,并简单描述其总体方案。 探测器要求进入绕月飞行的极月圆轨道,对月球进行初步探测。本文主要对探 测器奔月轨道进行设计,探测器首先由大椭圆停泊轨道进入奔月转移轨道,在 近月点制动进入绕月椭圆轨道,再修正为300公里的极月圆轨道,整个设计过 程都以能量最小为约束条件。 本文首先采用拼接圆锥曲线法进行平面转移,分别考虑地球—探测器和月 球—探测器两个近似二体运动模型,并在秤动点进行拼接得到奔月平面转移轨 道。通过对各初始条件进行分析,得到用于空间转移的最优初始条件。然后, 在空间转移轨道设计过程中,考虑地球、月球、太阳、探测器四体运动模型, 建立探测器运动方程,利用平面转移的初始条件进行数值积分。本文对月球在 地心赤道坐标系四个不同象限进行分析,求出四条满足约束条件的转移轨道, 通过对这四条轨道的分析,选择出变轨速度增量最小的转移轨道。给出该轨道 的飞行程序、入轨窗口、观测弧段和星下点轨迹。利用STK(Satellite Tool Kits) 软件进行仿真。


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