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小型月球探测器轨道设计

作　者: 阮开利
导　师: 赵育善
学　校: 西北工业大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 极月轨道月球探测器圆锥曲线拼接法
分类号: V412.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
下　载: 368次
引　用: 3次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-3
目录  3-7
第一章前言  7-14
  1．1 月球探测的意义  7-8
  1．2 国外月球探测发展态势  8-10
  1．3 我国进行月球探测的意义  10-11
  1．4 我国月球探测发展规划和设想  11-12
  1．5 论文内容  12-14
第二章月球探测器初步研究  14-20
  2．1 目前月球探测的技术途径  14-16
  2．2 我国进行月球探测的基本任务目标  16-18
  2．3 探测器轨道要求  18
  2．4 地月转移轨道设计  18-19
  2．5 运载能力分析  19-20
第三章航天器轨道力学  20-31
  3．1 二体问题的解析解和轨道根数  20-24
  3．2 二体问题的应用  24-27
  3．3 多体运动  27-29
  3．4 月球  29-30
  3．5 太阳坐标、月球坐标计算公式  30-31
第四章月球探测器平面转移  31-45
  4．1 理论依据  31
  4．2 奔月转移轨道近似模型  31
  4．3 约束条件  31-32
  4．4 平面转移计算分析  32-36
  4．5 结果分析  36-45
第五章月球探测器空间转移  45-69
  5．1 任务与约束  45
  5．2 坐标系  45-46
  5．3 数学模型  46-48
  5．4 初始值的计算  48-50
  5．5 探测器相对月球速度的计算  50-51
  5．6 探测器绕月轨道倾角的计算  51
  5．7 结果分析  51-69
第六章奔月飞行  69-76
  6．1 发射窗口  69-71
  6．2 飞行程序  71
  6．3 月球探测器飞行的观测弧段  71-75
  6．4 绕月飞行  75-76
附录一日、月坐标计算公式  76-79
附录二等距样条函数推导  79-82
附录三球面三角形基本公式  82-83
附录四 1959—1998年成功发射的月球探测器和飞船  83-86
参考文献  86-88
致谢  88

小型月球探测器轨道设计

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