近年來,隨著航天技術(shù)領(lǐng)域中不斷發(fā)展,人類一直以來不斷的探索和利用外太空,包括月球和太陽系的其他天體,尤其對小行星的探測的步伐也越來越緊密。對小行星的探索有利于了解宇宙、開發(fā)和利用空間資源等重要的科學(xué)價值。在對探測器的動力學(xué)建模中,由于大多數(shù)小行星的形狀具有不規(guī)則性,密度不均勻性等,這就造成了小行星的引力場非恒定,分布較復(fù)雜不規(guī)則;以及第三方攝動作用及實(shí)際外空環(huán)境中其他因素干擾模型不確定性。導(dǎo)致探測器實(shí)際應(yīng)用受到挑戰(zhàn)。針對以上問題,考慮到不規(guī)則小行星空間引力場的復(fù)雜性,本文提出一種新的動力學(xué)建模方式,對探測器軟著陸時間最優(yōu)控制進(jìn)行研究分析。本文充分考慮了探測器軟著陸小行星過程的環(huán)境因素及小行星的本身特性,首先針對小行星弱引力場的復(fù)雜不規(guī)則性,定義了弱引力場空間場的分界半徑。在分界半徑外,將不規(guī)則小行星視為質(zhì)點(diǎn)處理計算引力;在分界半徑內(nèi),利用多面體模型計算小行星引力場;其次,考慮不規(guī)則小行星大部分質(zhì)量都較小,本文分析了太陽光壓和輻射壓對探測器的作用。最后,本文選擇利用的龐特里亞金極小值原理將問題轉(zhuǎn)化為求解哈密頓函數(shù)的兩點(diǎn)邊值問題（TPBVP）,求得探測器最優(yōu)軌跡和最優(yōu)控制的數(shù)值解。利用提出... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

小行星

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-30-第4章小行星Eros433算例仿真1996年，美國NASA發(fā)射了“鞋匠號”探測器，對近地小行星Eros433進(jìn)行探測，2001年，經(jīng)過一年的在軌觀測，“鞋匠號”成功的在Eros433表面軟著陸。本章以Eros433為例，探測數(shù)據(jù)[30]可以參考NASA官網(wǎng)，本文取其表面25350個頂點(diǎn)，構(gòu)成49152個三角面，這樣構(gòu)成的多面體已經(jīng)能夠高度模擬Eros433的真實(shí)形狀，如下圖4-1所示。驗(yàn)證本文提出的動力學(xué)模型的有效性。圖4-1小行星Eros433直觀圖和三視圖4.1分界半徑求解計算Eros433小行星的分界半徑，首先按照章節(jié)3.2.1計算分界半徑，由方案一計算分界半徑：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-32-由圖4-2中可以看到對于Eross433小行星，在小行星固連坐標(biāo)系下x方向引力加速度在20km左右、y方向引力加速度在18km左右、z方向引力加速度在15km左右位置處單位長度引力加速度增幅波動明顯。因此可由式(3-11)可以得到，該位置處于半徑30km左右的范圍，認(rèn)為該半徑大小為分界半徑大致位置。上面按照章節(jié)3.2.1方案一給出方法計算了分界半徑，下面按照方案二計算Eros433小行星分界半徑：表4-2Eros433空間初始條件劃分球域半徑參數(shù)取值1R100km2R99km95R6km96R5km首先在每個球上隨機(jī)選取50個檢測點(diǎn)，由表4-2可知，將Eross433小行星引力場空間分成了96個球域，即共有4800個檢測點(diǎn)，分別計算這些檢測點(diǎn)處的引力加速度，并將求得的每一球域50個檢測點(diǎn)最小的引力加速度表示出來，圖4-3給出了Eros433小行星空間引力加速度分布。圖4-3Eros433小行星空間引力加速度分布由圖4-3得到的Eros433小行星空間引力加速度分布中，可以看到對于

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Orbital maneuver strategy design based on piecewise linear optimization for spacecraft soft landing on irregular asteroids[J]. Zhiwei HAO,Yi ZHAO,Ying CHEN,Qiuhua ZHANG.  Chinese Journal of Aeronautics. 2020(10)
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[4]小行星探測科學(xué)目標(biāo)進(jìn)展與展望[J]. 李春來,劉建軍,嚴(yán)韋,封劍青,任鑫,劉斌.  深空探測學(xué)報. 2019(05)
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碩士論文
[1]不規(guī)則弱引力場小行星探測器軟著陸軌跡優(yōu)化控制研究[D]. 王宏.長春工業(yè)大學(xué) 2015
[2]小行星探測器的軌道設(shè)計與控制方法研究[D]. 董月莎.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號：3299073