航天器在軌服務(wù)技術(shù)作為航天領(lǐng)域一個(gè)新興的研究方向,在民用和軍用領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用價(jià)值,能夠有效的解決航天器運(yùn)行可靠性、任務(wù)靈活性、可擴(kuò)展性以及工作壽命不足等急需解決的問(wèn)題,因此有必要開(kāi)展航天器在軌服務(wù)技術(shù)的相關(guān)研究。本文以在軌加注這一典型的航天器在軌服務(wù)形式為背景,開(kāi)展航天器在軌服務(wù)模式及其調(diào)度算法的研究。論文首先對(duì)研究中采用的三種軌道機(jī)動(dòng)策略進(jìn)行了分析,其中用Lambert軌道轉(zhuǎn)移和調(diào)相機(jī)動(dòng)求解地球同步軌道航天器交會(huì)對(duì)接問(wèn)題,用考慮J₂攝動(dòng)項(xiàng)的軌道要素差分相對(duì)動(dòng)力學(xué)方程求解近地近圓軌道航天器交會(huì)對(duì)接問(wèn)題。其次,針對(duì)航天器在軌加注任務(wù)調(diào)度問(wèn)題,以基于空間燃料站的“一對(duì)多”在軌加注模式和“多對(duì)多”在軌加注模式作為研究重點(diǎn),開(kāi)展單目標(biāo)和多目標(biāo)優(yōu)化的加注調(diào)度問(wèn)題研究,其中“多對(duì)多”模式的在軌加注任務(wù)以GEO軌道航天器作為目標(biāo)航天器,“一對(duì)多”模式的在軌加注任務(wù)以近地近圓軌道航天器作為目標(biāo)航天器。然后,根據(jù)兩種在軌加注模式的特點(diǎn),確定各航天器之間的關(guān)系,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合空間交會(huì)對(duì)接問(wèn)題中航天器軌道轉(zhuǎn)移策略的特點(diǎn),提煉出各航天器在軌加注任務(wù)模式的調(diào)度模型,在調(diào)度模型的構(gòu)建過(guò)... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

軌道快車計(jì)劃

圖 1.1 軌道快車計(jì)劃目的初步設(shè)想，軌道快車計(jì)劃任務(wù)的具體步驟包括：確定任務(wù)類型和對(duì)天器數(shù)目及部署方案的發(fā)送準(zhǔn)備與任務(wù)規(guī)劃階段；將 ASTRO 和物資存階段；在發(fā)射入軌后ASTRO將會(huì)根據(jù)地面提供的NEXTSat位置信息進(jìn) ASTRO 機(jī)動(dòng)至 NEXTSat 附近時(shí)，其將會(huì)啟動(dòng)近距離觀測(cè)器以獲取 NE信息；在獲取了位姿信息后，兩顆航天器將會(huì)采用直接捕獲對(duì)接的方式進(jìn)行初始化準(zhǔn)備工作之后，ASTRO 就可以向 NEXTSat 進(jìn)行燃料補(bǔ)給與完成在軌服務(wù)后，ASTRO 與 NEXTSat 分離，并進(jìn)入停泊軌道待命；在TRO 與 CSC 交會(huì)對(duì)接，并從 CSC 上獲取燃料，ORU 等物質(zhì)，同時(shí)也為進(jìn)行物質(zhì)補(bǔ)給后 ASTRO 可再次為目標(biāo)航天器執(zhí)行在軌服務(wù)作業(yè)，由此任務(wù)。

ATV 也采用了單元模塊化設(shè)計(jì)，將不同的艙段進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，然后對(duì)各單元模塊進(jìn)行平行集成與測(cè)試，同時(shí)也為后續(xù)任務(wù)考慮，將航天器設(shè)計(jì)成可兼容不同的單元模塊，其單元模塊組裝示意如圖1.3所示[16-17]。在ATV成功完成貨運(yùn)服務(wù)任務(wù)后，歐洲航天局將在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下一步的在軌服務(wù)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃。他們將通過(guò)更換航天器單元模塊，使其能完成貨物及乘員返回、小型空間站駐留支持以及為環(huán)月軌道進(jìn)行在軌服務(wù)等任務(wù)[16-17]。同時(shí)，ATV 在軍事領(lǐng)域還具有一定的潛力，可對(duì)己方航天器進(jìn)行加注、維護(hù)等服務(wù)或者破壞敵方的軌道資源。圖 1.3 歐空局 ATV 項(xiàng)目我國(guó)的在軌服務(wù)技術(shù)研究尚處于起步階段，相較于美、歐等國(guó)家我國(guó)已屬于落后狀態(tài)。但隨著我國(guó)航天技術(shù)不斷地積累，自主對(duì)接等技術(shù)已取得大量成就，掌握了關(guān)鍵技術(shù)。隨著各國(guó)在軌服務(wù)試驗(yàn)取得成功，國(guó)內(nèi)開(kāi)始意識(shí)到在軌服務(wù)技術(shù)的重要性，隨著我國(guó)對(duì)航天器在軌加注技術(shù)研究的不斷深入

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3326251