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为了实现对4179小行星飞越之后的嫦娥二号卫星的最大限度利用,提出了后续小行星飞越探测计划,研究了相关飞行任务设计。基于嫦娥二号卫星轨道、剩余燃料和测控距离等约束,设计了能量最优的转移轨道,给出了合适的小行星交会目标。研究了不同轨道控制方式下的转移轨道中途修正。基于我国深空测控网分布,分析了嫦娥二号后续小行星飞越探测任务的测控情况。研究结果表明,基于嫦娥二号剩余燃料,合适的飞越探测目标为小行星1997XF11和2005VS,转移过程中我国深空测控站每天可以实现8h以上跟踪,中途修正速度增量小于10m/s。
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第 36卷 第 2期 国 防 科 技 大 学 学 报 Vol.36No.2
2014年 4月 JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGY Apr.2014
doi:10.11887/j.cn.201402003 http://journal.nudt.edu.cn
“嫦娥二号”后续小行星飞越探测任务设计
刘 磊
1,2
,吴伟仁
3
,唐歌实
1,2
,周建亮
2
(1.航天飞行动力学技术重点实验室,北京 100094;2.北京航天飞行控制中心,北京 100094;
3.国家探月与航天工程中心,北京 100037)
摘 要:为了实现对 4179小行星飞越之后的嫦娥二号卫星的最大限度利用,提出了后续小行星飞越探测
计划,研究了相关飞行任务设计。基于嫦娥二号卫星轨道、剩余燃料和测控距离等约束,设计了能量最优的
转移轨道,给出了合适的小行星交会目标。研究了不同轨道控制方式下的转移轨道中途修正。基于我国深
空测控网分布,分析了嫦娥二号后续小行星飞越探测任务的测控情况。研究结果表明,基于嫦娥二号剩余燃
料,合适的飞越探测目标为小行星 1997XF
11
和 2005VS,转移过程中我国深空测控站每天可以实现 8h以上跟
踪,中途修正速度增量小于 10m/s。
关键词:嫦娥二号;任务设计;飞越探测;小行星;中途修正
中图分类号:V412 文献标志码:A 文章编号:1001-2486(2014)02-0013-05
DesignofanasteroidflyingbymissionforCHANG’E2
LIULei
1,2
,WUWeiren
3
,TANGGeshi
1,2
,ZHOUJianliang
2
(1.ScienceandTechnologyonAerospaceFlightDynamicsLaboratory,Beijing100094,China;
2.BeijingAerospaceControlCenter,Beijing100094,China;
3.ChineseLunarExplorationandSpaceProjectCenter,Beijing100037,China)
Abstract:AnasteroidrendezvousplanforCHANG′E-2wasputforwardandthecorrespondingmissionwasdesignedtomaximizethesatellite
utilization.First,thesatellitestatusofCHANG′E-2atpresentwasintroduced.BasedontheconstraintofthecurrentCHANG′E-2orbitand
remainingfuelandTT&C(telemetry,track,andcommand)capacity,thedesignofoptimaltransfertrajectoryandtheselectionofrendezvous
asteroidwerestudied.Thesuitableasteroidsforrendezvousweregivenasaresult.Second
,themidcoursecorrectionwasstudiedaccordingtotwo
orbitmaneuvermodes,i.e.,thefixedintervalmodeandthefixedintervalmodewithaleastvelocityincrementconstraint.Finally,theTT&C
conditionoftheasteroidrendezvousmissionwasbrieflyanalyzedaccordingtotheChinesedeepspacenetwork.Theresultsshowthatthefuel
remainscansupporttherendezvousofCHANG′E-2withAsteroid1997XF
11
and2005VS.Furthermore,theChinesedeepspacenetworkcan
providean8-hdailyVLBI(VeryLongBaselineInterferometry)trackingatleastintheinterplanetarycourse.Thevelocityincrementformid
coursecorrectionsislessthan10m/s.
Keywords:CHANG’E2;missiondesign;flyingbyexploration;asteroid;transfertrajectorycorrection
自 2010年 10月发射以来,我国嫦娥二号圆
满完成了月球探测任务、日地
L2平动点探测任
务
[1-2]
和 4179小行星飞越任务,尤其是 2012年
12月 13日获得了宝贵的 4179小行星图像资料,
实现了人类对该小行星的首次飞越探测,获得了
国际社会高度评价。此后,嫦娥二号成为一颗围
绕太阳公转的人造小行星,轨道周期约为
388天。
基于极其有限的卫星剩余燃料设计后续飞行任
务,最大限度利用卫星资源,有望进一步提高嫦娥
二号任务的科学意义和应用价值。
为此,文章基于卫星轨道和剩余燃料,提出了
利用嫦娥二号飞越探测小行星的后续飞行任务计
划,重点研究了任务转移轨道设计和不同轨道控
制模式下的中途修正,给出了理想的小行星探测
目标和对应的最优出发速度增量与时间,同时分
析了转移轨道的测控情况。
1 数学模型
1.1 转移轨道优化设计
转移轨道 初步 设计 作为 经典 的 Lambert问
题,相关研究较为成熟
[3]
,国际上如 Hayabusa和
Dawn等小行星探测任务也取得较大成功
[4-5]
。
收稿日期:2013-10-20
基金项目:国家自然科学基金资助项目(11303001);国家高技术研究发展计划项目(2012AA7034057G)
作者简介:刘磊(1980—),男,安徽蚌埠人,工程师,博士,Email:15810340789@139.com
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