針對嫦娥四號中繼衛(wèi)星動量輪頻繁噴氣卸載對其使命軌道Halo軌道的擾動問題,定性分析了衛(wèi)星角動量累積規(guī)律和動量輪卸載對使命軌道構(gòu)型的影響,給出了動量輪卸載前后角動量變化量與噴氣卸載等效速度增量的關系,在角動量卸載預測的基礎上,提出了一種使命軌道維持與動量輪卸載聯(lián)合控制方法,通過偏置維持控制目標抵消控后動量輪卸載影響,達到延長軌道維持控制周期和節(jié)省推進劑的目的,給出了控制目標偏置量的求解方法。工程應用結(jié)果驗證了方法的有效性。

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圖1圓形限制性三體問題平動點示意圖

根據(jù)限制性三體假設,第三體質(zhì)量為m,兩個大天體質(zhì)量分別為m1和m2,滿足m?m2<m1。在圓形限制性三體問題中,存在5個平動點(如圖1所示),其中L1,L2,L3為共線平動點,L4和L5為三角平動點。描述衛(wèi)星在平動點附近運動時涉及旋轉(zhuǎn)坐標系。以地月系三體系統(tǒng)為例,地月L2點旋轉(zhuǎn)坐....

圖2地月L2點旋轉(zhuǎn)坐標系示意圖

嫦娥四號中繼衛(wèi)星承擔月球背面探測器與地球之間的中繼通信任務,綜合考慮到月掩、星器可見性等幾何條件影響,其使命軌道類型采用地月L2點Halo軌道(如圖3所示),在地月L2點旋轉(zhuǎn)坐標系中其x方向振幅約1.2萬km,y方向振幅約3.6萬km,z方向振幅約1.3萬km,光照時間比例接近1....

圖3地月L2旋轉(zhuǎn)坐標系Halo軌道形狀示意圖

圖2地月L2點旋轉(zhuǎn)坐標系示意圖1.2Halo軌道動力學方程及求解方法

圖4星體坐標系(左)及動量輪布局(右)

太陽光壓是嫦娥四號中繼衛(wèi)星長期在軌穩(wěn)定飛行的主要干擾源之一,太陽光壓相對應的壓心和衛(wèi)星質(zhì)心不重合時,會產(chǎn)生太陽光壓力矩,這是干擾中繼衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定性的最主要干擾力矩。嫦娥四號中繼衛(wèi)星采用由偏置動量輪組成的整星零動量方案,即在各軸安裝偏置動量輪,在合成動量反方向設置對稱動量輪,如圖4....

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