小型月球探测器轨道设计

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作者：阮开利 论文级别：硕士 学科专业名称：飞行器设计 中文关键词：极月轨道 ; 中文关键词：月球探测器 ; 中文关键词：圆锥曲线拼接法 英文关键词：hunar detector ; 英文关键词： patched-conic ; 英文关键词： lunar polar orbit 学位年度：2001 导师：赵育善 学科代码：082501 学位授予单位：西北工业大学

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。
In the new century, our country is planning to launch lunar detector. This detector
     will be assumed to enter 300-kilometer high moon-circling polar orbit. This paper
     involves design a best transfer orbit from earth according to least energy considering
     our country actuality.
    
     At first, preliminary analysis of the problem of launching lunar detector is given
     using patched-conic technique. Then, precise analysis is given in a four-body
     mathematical model and numerical integration. This paper gives a method of direct
     transfer and finds a best transfer trajectory. At the same time, launch window, flight
     procedure and tracking arc of this trajectory are analyzing. At last, using STK
     (Satellite Tool Kits) soft simulates the whole trajectory.

引文

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