“嫦娥4号”中继星应急轨道控制策略设计与分析

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.011

1.
北京航天飞行控制中心, 北京 100094
2.
北京航天飞行控制中心, 北京 100094;航天飞行动力学国防科技重点实验室, 北京 100094

基金项目:国家自然科学基金（61573049，61571032，11773004）

Emergent Orbit Maneuver Strategies Design of Chang'E-4 Relay Satellite

1.
Beijing Aerospace Control Center, Beijing 100094, China
2.
Beijing Aerospace Control Center, Beijing 100094, China;Key Laboratory of Space Flight Dynamics, Beijing 100094, China

摘要:“嫦娥4号”中继星作为“嫦娥4号”任务的重要组成部分，不同于其它月球探测器，首次选择绕地月L2平动点运行的Halo轨道以保证为月球背面的着陆器和巡视器提供连续的中继通信服务，这面临诸多技术挑战。基于任务需求和工程约束，梳理了中继星全寿命与轨道控制相关的故障类型，制定了多级应急控制目标，给出了分阶段应急轨道控制方案，提出将Lissajous轨道作为应急备选使命轨道，分析了推进剂消耗、中继测控条件和可行性，研究成果直接应用于中继星任务工程实践。
- 嫦娥4号/
- 中继星/
- 应急控制/
- Halo轨道/
- 地月L2点
Abstract:Chang'E-4 relay satellite,as an important part of Chang'E-4 mission,is different from other lunar probes. For the first time,it chooses Halo orbit around earth-moon L2 point to provide relay communication support for the lander and the rover on the lunar far side. There are many technical challenges have to be faced. Based on mission requirements and engineering constraints, the fault types related to orbit control in the whole life of the satellite are identified and three emergency control objectives are determined firstly, and then the emergency orbit control schemes are given in stages, and the lissajous orbit is proposed as an alternative mission orbit. Finally the propellant consumption, relay communication conditions and feasibility are analyzed finally. Research results have been applied directly to engineering practice.
- Chang'E-4/
- relay satellite/
- emergent orbit maneuvers/
- Halo orbit/
- Earth-Moon L2 point

[1]	高珊,周文艳,张磊, 等. 嫦娥四号中继星任务轨道设计与实践[J]. 中国科学:技术科学,2019,49:156-165. GAO S, ZHOU W Y, ZHANG L, et al. Trajectory design and flight results for Chang'e-4 relay satellite (in Chinese)[J]. SciSin Tech, 2019, 49:156-165.
[2]	周文艳,黄昊,刘德成,等. 嫦娥二号卫星日地L2点扩展任务轨道设计[J]. 中国科学:技术科学,2013,43:609-613. ZHOU W Y, HUANG H, LIU D C, et al. Orbital design of Sun-Earth L2 extended mission of Chang'e-2 satellite (in Chinese)[J]. SciSin Tech, 2013, 43:609-613.
[3]	吴伟仁,王琼,唐玉华,等."嫦娥4号"月球背面软着陆任务设计[J]. 深空探测学报,2017,4(2):111-117. WU W R, WANG Q, TANG Y H, et al. Design of soft landing mission on the back of Chang'e 4 Moon[J]. Journal Of Deep Space Exploration, 2017, 4(2):111-117.
[4]	董捷,周文艳,张熇,李骥,关轶峰. 一次近月制动的误差分析与安全关机策略[J]. 航天器工程,2015,24(4):12-19. DONG J, ZHOU W Y, ZHANG H, et al. Error analysis and safe shutdown strategy design for one braking at perilune[J]. Spacecraft Engineering, 2015, 24(4):12-19.
[5]	黄文德,郗晓宁,王威. 载人登月近月段中止轨道特性分析与设计[J]. 中国科学:技术科学,2010,40(12):1495-1502. HUANG W D, XI X N, WANG W. Analysis and design of interruption orbit characteristic for manned lunar landing(in Chinese)[J]. SciSin Tech (in Chinese), SciSin Tech, 2013, 43:609-613.
[6]	GOODMAN J L. Apollo 13 guidance, navigation and control challenges[C]//AIAA 2009-6455.[S.l.]:AIAA, 2009.
[7]	张立华,熊亮,王鹏,等."嫦娥4号"中继星任务分析与系统设计[J]. 深空探测学报,2018,5(6):515-523. ZHANG L H, XIONG L, WANG P, et al. The Mission analysis and system design of Chang'e-4 lunar relay communication satellite[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2018, 5(6):515-523.
[8]	高珊,周文艳,梁伟光,等. 地月拉格朗日L2点中继星轨道分析与设计[J]. 深空探测学报,2017,4(2):122-129. GAO S, ZHOU W Y, LIANG W G, et al. Trajectory analysis and design for Relay Satellite at lagrange L2 point of Earth-Moon system[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2017, 4(2):122-129.
[9]	梁伟光,周文艳,雪丹,等. 解析计算在月球中继卫星Halo轨道设计中的应用[J]. 宇航学报,2016,37(10):1171-1178. LIANG W G, ZHOU W Y, XUE D, et al. Application of analytical calculation in Lunar Relay Satellite Halo orbit design[J]. Journal of Astronautics, 2016, 37(10):1171-1178.
[10]	ARKER J S, ANDERSON R L. Navigation between geosynchronous and lunar L1 orbiters[C]//AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference. Minneapolis, Minnesota:AIAA, 2012,;
[11]	FUJIMOTO K, LEONARD J M, MCGRANAGHAN R M, et al. Simulating the LiAISON navigation concept in a GEO+Earth-Moon Halo constellation[C]//23rd International Symposium on Space Flight Dynamics. Pasadena, CA:[s.n.], 2012.
[12]	刘磊,刘勇,曹建峰,等. Halo轨道族延拓方法及特性研究[J]. 中国空间科学技术,2013,33(1):30-36. LIU L, LIU Y, CAO J F, et al. Kinetic characteristics and continuation algorithm of periodic families[J]. Chinese Space Science and Technology, 2013, 33(1):30-36.

[1]	刘思语, 黄勇, 李培佳, 杨鹏.稀疏观测模式的“嫦娥四号”中继星轨道确定. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(1): 14-20.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210071
[2]	王广利, 洪晓瑜, 刘庆会, 李斌, 马军, 苏彦, 郝龙飞.“嫦娥4号”高精度VLBI测轨技术. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(4): 332-339.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200026
[3]	叶志玲, 黄晓峰, 顾明.“嫦娥4号”自主运行任务的设计与实现. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(4): 358-363.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.04.007
[4]	曹鹏飞, 李维国, 王俊彦, 李海阳.高精度模型下Halo轨道设计研究. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(3): 277-283.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.012
[5]	段建锋, 李勰, 李翠兰, 王兆魁.“嫦娥4号”中继星使命轨道段定轨计算与分析. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(3): 247-253.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.008
[6]	梁伟光, 刘磊, 刘勇, 马传令.地月L2点中继星长阴影影响研究. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(1): 52-56.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.01.008
[7]	孟治国, 李翠, 平劲松, 黄倩, 蔡占川, AlexanderGusev.月面冯·卡门撞击坑的着陆选址和科学探测目标浅析. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(1): 3-11.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.01.001
[8]	黄倩, 王太茂, 赵健楠, 孟治国.“嫦娥4号”月球背面着陆区月壳及深部结构特征. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(1): 41-49.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.01.006
[9]	陈国辉, 华岳, 王波, 郑士昆, 肖勇, 马小飞, 张爱兵, 陈岚.“嫦娥4号”中继星伞状可展开天线设计与验证. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(6): 524-530.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.06.004
[10]	张立华, 熊亮, 王鹏, 孙骥, 周文艳, 高珊, 刘适, 王晓磊, 关轶峰, 张爱兵, 徐进, 陈国辉.“嫦娥4号”中继星任务分析与系统设计. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(6): 515-523.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.06.003
[11]	段建锋, 刘勇, 李勰, 陈明, 王兆魁.“嫦娥4号”中继星任务轨道确定问题初探. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(6): 531-538.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.06.005
[12]	安然, 王敏, 梁新刚.基于不变流形的地-月L2点转移轨道优化设计. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(3): 252-257.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.03.008
[13]	梁伟光, 周文艳, 周建亮, 杨维廉.地月系L2平动点轨道长期维持过程研究. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(2): 166-170,183.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.010
[14]	刘磊, 曹建峰, 胡松杰, 唐歌实.地月L2点周期轨道的月球背面覆盖分析. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(4): 361-366.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.04.008
[15]	吴伟仁, 王琼, 唐玉华, 于国斌, 刘继忠, 张玮, 宁远明, 卢亮亮.“嫦娥4号”月球背面软着陆任务设计. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(2): 111-117.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.002
[16]	唐明亮, 王颖, 张学功, 古艳峰, 卢亮亮.一种探月任务多窗口发射轨道设计方法. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(2): 118-121.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.003
[17]	高珊, 周文艳, 梁伟光, 刘德成, 唐玉华, 杨维廉.地月拉格朗日L2点中继星轨道分析与设计. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(2): 122-129.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.004
[18]	孙超, 唐玉华, 李翔宇, 乔栋.地-月L2点中继星月球近旁转移轨道设计. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(3): 264-269,275.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.03.010
[19]	杨洪伟, 李京阳, 宝音贺西.全星历模型下拟Halo轨道设计. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(4): 333-337.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.04.006
[20]	刘磊, 曹建峰, 胡松杰, 唐歌实.地月平动点中继应用轨道维持. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(4): 318-324.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.04.004

点击查看大图

计量

文章访问数:1294
HTML全文浏览量:101
PDF下载量:472
被引次数:0

留言板

“嫦娥4号”中继星应急轨道控制策略设计与分析

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.011

Emergent Orbit Maneuver Strategies Design of Chang'E-4 Relay Satellite

计量

“嫦娥4号”中继星应急轨道控制策略设计与分析

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.011

1. 北京航天飞行控制中心, 北京 100094
2. 北京航天飞行控制中心, 北京 100094;航天飞行动力学国防科技重点实验室, 北京 100094

English Abstract

Emergent Orbit Maneuver Strategies Design of Chang'E-4 Relay Satellite

1. Beijing Aerospace Control Center, Beijing 100094, China
2. Beijing Aerospace Control Center, Beijing 100094, China;Key Laboratory of Space Flight Dynamics, Beijing 100094, China

全文HTML

目录

留言板

“嫦娥4号”中继星应急轨道控制策略设计与分析

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.011

Emergent Orbit Maneuver Strategies Design of Chang'E-4 Relay Satellite

计量

出版历程

“嫦娥4号”中继星应急轨道控制策略设计与分析

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.011

1. 北京航天飞行控制中心, 北京 1000942. 北京航天飞行控制中心, 北京 100094;航天飞行动力学国防科技重点实验室, 北京 100094

English Abstract

Emergent Orbit Maneuver Strategies Design of Chang'E-4 Relay Satellite

1. Beijing Aerospace Control Center, Beijing 100094, China2. Beijing Aerospace Control Center, Beijing 100094, China;Key Laboratory of Space Flight Dynamics, Beijing 100094, China

全文HTML

目录

1. 北京航天飞行控制中心, 北京 100094
2. 北京航天飞行控制中心, 北京 100094;航天飞行动力学国防科技重点实验室, 北京 100094

1. Beijing Aerospace Control Center, Beijing 100094, China
2. Beijing Aerospace Control Center, Beijing 100094, China;Key Laboratory of Space Flight Dynamics, Beijing 100094, China