“天问一号”火星探测器制动捕获最优点火姿态设计

作     者：信思博 徐亮 赵训友 郑艺裕 马瑞 XIN Sibo;XU Liang;ZHAO Xunyou;ZHENG Yiyu;MA Rui

作者机构：上海卫星工程研究所上海200240 上海航天控制技术研究所上海200240 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11672145) 上海市深空探测技术重点实验室资助项目(18DZ2272300) 

出 版 物：《深空探测学报（中英文）》 (Journal Of Deep Space Exploration)

年 卷 期：2023年第10卷第1期

页      码：19-27页

摘      要：针对中国首次自主火星探测任务“天问一号”(Tianwen-1)的火星捕获制动期间点火姿态设计最优化问题,提出了整器约束条件下的分析思路和解决方法。首先建立捕获阶段的轨道动力学模型,根据捕获前轨道和捕获后的目标轨道以燃料消耗最少为优化目标,使用牛顿迭代法寻优解出轨道平面内最佳的推力方向和点火时刻,得到推力矢量。再结合探测器的光照、测控约束条件,确定了绕推力方向的偏转范围。最后参考星敏感器布局,对全过程不同偏转角度下星敏受天体遮挡情况进行分析,计算出星敏可用台数以及可用时长,按照可用时长最优的原则确定出最优的点火姿态。在轨实际制动捕获结果表明,轨控后半长轴偏差小于947.122 km(半长轴变化量102346.152 km),偏心率偏差小于0.0021,同时全程满足整器测控、光照的需求,捕获全过程中保持任意时刻至少有2台星敏可用,根据遥测结果对比星敏的可用时段仿真误差小于0.225 h。

主 题 词：火星探测器 制动捕获 点火姿态 

学科分类：0810[工学-土木类] 081203[081203] 08[工学] 0835[0835] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.15982/j.issn.2096-9287.2023.20220002

馆 藏 号：203121170...