何律铮1,温昶煊2,刘伟3,张皓3
摘要: 飞行高度低于50 km的月球极低轨道对实现月球超高分辨率遥感成像和精细科学探测具有重要意义。然而,由于月球质量瘤引起非球形摄动明显、月球表面高程变化剧烈,月球极低轨飞行存在极大的撞月风险,这对月球极低轨的轨道维持控制方法提出了严苛的要求。充分考虑月球极低轨飞行任务对维持控制推力器指向、控制频率和控制时间间隔等实际工程约束,本文基于月球极低轨的偏心率矢量平移特性及安全区域理论,将偏心率矢量平移定理与成熟的近地圆轨道解析两脉冲控制方法相结合,在任意调整偏心率矢量的前提下还能维持半长轴和轨道高度上限,使得极低轨飞行高度约束条件得以满足。为了避免两次连续切向脉冲施加过程中的潜在撞月风险,第一次切向机动需限制为升轨机动。然而,这可能导致等待机动窗口的自由漂移时间变长,进而导致卫星提前撞月。为克服该问题,论文进一步提出偏心率矢量自然漂移修正和偏心率矢量曲线趋势修正的补偿修正策略,可有效规避潜在撞月风险。论文还建立了自主轨道维持的滚动规划框架,实现全过程的自主轨道维持。将所提方法应用于18 km高度的极低轨维持任务,与传统基于凸优化的维持策略对比,推力器指向模式简单,开机次数减少8.33%,潜在撞月次数由12次减小至0次,表明所提方法策略的高可靠性和工程可实现性。
中图分类号: