發(fā)布時間：2017-10-25 03:33

  本文關鍵詞：基于引力輔助和勢能預置的金星火星探測器軌道設計

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【摘要】：一箭雙星技術日趨成熟,2009年,NASA將LRO和LCROSS同時發(fā)射,箭載衛(wèi)星由近地衛(wèi)星變?yōu)樯羁仗綔y器。在深空探測軌道設計方面,通過金星引力輔助探測火星已經被證明比霍曼轉移更耗能量。發(fā)射時預置彈射勢能,借助引力輔助,在探測器到達金星時對兩個深空探測器實施彈射分離,分離系統實現對金星探測器的減速的同時對火星探測器加速,既節(jié)約了能源,又節(jié)約了發(fā)射經費。使用Lambert方程對兩點間的軌道轉移時間進行求解,配合深空探測基本動力學解得兩點速度變化量,解得其能量耗費。將整個地-金-火會合周期內能量耗費表示出來用以找尋可行的發(fā)射窗口,控制其逃逸速度保證完成地-金轉移。在金星處,兩個探測器進行分離以獲得速度增量。金星探測器在第二次加速后速度下降,利用STK給出參數對其進行變速處理以被金星捕獲,進入環(huán)繞金星的軌道執(zhí)行探測任務�；鹦翘綔y器在第二次加速后速度提升,在接近火星處再次進行變速以保證順利登陸火星。通過MATLAB初步設計,再利用STK修正仿真得到的軌道顯示:金星探測器成功被金星捕獲,火星探測器成功墜入火星,用STK分析其軌道參數。為了進行比對,利用深空探測動力學基本理論,采用霍曼轉移方法,對傳統深空探測軌道參數進行求解計算,得到傳統深空探測軌道變速參數和轉移時間。用給出的兩個星體同時探測的軌道參數與傳統的分別探測金星、火星軌道進行對比。通過對比得到結論,由于使用了一箭雙星的分離技術,節(jié)省了部分能量。仿真給出的利用一箭雙星深空探測器軌道能耗比傳統霍曼轉移能耗更低,一次發(fā)射對金星以及火星同時進行探測,節(jié)約發(fā)射經費,給出了一箭多星技術由近地衛(wèi)星逐漸往深空探測領域發(fā)展的一種方式,擴展了一箭雙星技術的使用范圍,值得進一步進行研究。
【關鍵詞】：深空探測 引力輔助 Lambert 軌道設計
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V412.41
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 緒論7-13
• 1.1 研究背景和意義7-8
• 1.2 國內外研究現狀8-12
• 1.2.1 歷史上的火星金星探測器8
• 1.2.2 引力輔助的發(fā)現與歷史8-10
• 1.2.3 采用引力輔助的探測器10
• 1.2.4 近期引力輔助理論研究10-11
• 1.2.5 一箭雙星11-12
• 1.3 論文研究的主要內容12
• 1.4 小結12-13
• 2 軌道力學基礎13-23
• 2.1 引言13
• 2.2 開普勒定律與萬有引力定律13
• 2.3 限制性N體問題13-14
• 2.4 限制性二體問題的幾種軌道形式14-15
• 2.4.1 機械能、角動量14
• 2.4.2 幾種二體軌道曲線14-15
• 2.5 參考系與經典軌道六要素15-16
• 2.6 變軌問題16-18
• 2.6.1 軌道能量關系16
• 2.6.2 一般同平面轉移16-17
• 2.6.3 霍曼轉移17-18
• 2.6.4 軌道傾角調整18
• 2.7 轉移時間18-19
• 2.8 引力輔助19-20
• 2.9 Lambert定理20-21
• 2.10 星歷表21
• 2.11 發(fā)射窗口21-22
• 2.12 小結22-23
• 3 程序設計和STK簡介23-29
• 3.1 坐標變換23-25
• 3.1.1 速度矢量、位置矢量轉軌道六要素23-24
• 3.1.2 軌道六要素轉速度矢量、位置矢量24-25
• 3.2 星歷表25-26
• 3.3 Lambert方程求解26
• 3.4 發(fā)射窗口搜索26
• 3.5 STK簡介26-28
• 3.5.1 航天功能27
• 3.5.2 儒略日27
• 3.5.3 軌道外推27
• 3.5.4 STK軌道機動27-28
• 3.6 小結28-29
• 4 設計過程29-59
• 4.1 地金軌道29-40
• 4.1.1 轉移時間估計29-30
• 4.1.2 變軌速度估計30-31
• 4.1.3 發(fā)射窗口搜索31-37
• 4.1.4 地-金軌道修正37-40
• 4.2 引力輔助與二次修正40-43
• 4.3 勢能預置43-47
• 4.4 金星到達段與火星到達段47-49
• 4.5 地-金-火軌道小結49-51
• 4.6 2005VEX軌道51-53
• 4.7 地球直接到達火星53-54
• 4.8 霍曼轉移軌道能耗與時耗54-55
• 4.9 數據分析55-58
• 4.10 小結58-59
• 5 總結與展望59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻62-64

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1 范秦鴻;;返回式衛(wèi)星軌道設計[J];航天器工程;2000年02期

2 曹喜濱,張錦繡,孫兆偉;衛(wèi)星任務分析與軌道設計數字化平臺[J];系統仿真學報;2004年10期

3 劉魯華;湯國建;余夢倫;;圓軌道近程自主交會軌道設計[J];宇航學報;2007年03期

4 朱戰(zhàn)霞;袁建平;;一種遠程快速攔截軌道設計方法[J];飛行力學;2008年02期

5 付曉鋒;王威;郗曉寧;;對空間多目標多次接近的軌道設計[J];空間科學學報;2010年06期

6 周文艷;楊維廉;;嫦娥二號衛(wèi)星軌道設計[J];航天器工程;2010年05期

7 張雅聲;周�？�;;基于穿越點的多目標交會軌道設計方法[J];現代防御技術;2013年05期

8 張貴忠;;∞字形編織機軌道設計[J];機械設計與制造;1988年06期

9 趙汝康;城市有軌交通軌道設計的演變[J];鐵道建筑;1992年07期

10 林偉;張洪軍;畢立坤;;談建筑物平移軌道設計的演變[J];黑龍江科技信息;2014年18期

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1 喻圣賢;孫榮煜;林厚源;楊志濤;趙玉暉;劉林;;深空探測中多目標多任務的軌道設計[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第八屆學術年會論文集（上篇）[C];2011年

2 崔祜濤;崔平遠;喬棟;尚海濱;;基于火星借力的小行星交會軌道設計方法[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第三屆學術會議論文集[C];2006年

3 羅剛橋;;火星探測器軌道設計的有關問題[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第七屆學術年會論文集[C];2010年

4 杜蘭;陳世杰;于亮;范民強;;深空多任務軌道設計初探[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第七屆學術年會論文集[C];2010年

5 周旭華;許厚澤;吳斌;彭碧波;;低低衛(wèi)衛(wèi)跟蹤測量中的軌道設計問題研究[A];中國地球物理學會第22屆年會論文集[C];2006年

6 王鵬基;張q，

本文編號：1091901