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。

摘要：针对中国首次火星探测的任务需求和规划,结合环绕器质量特性和布局构型以及大椭圆轨道特性,分析了环绕器在环火飞行阶段所受的重力梯度力矩和光压力矩规律.空间干扰力矩累积导致飞轮转速上升,影响姿态机动能力,需要喷气卸载.为减少喷气卸载次数,在满足系统任务的基础上,设计了姿态偏置方案,利用光压力矩和重力梯度力矩相互抵消减少角动量累积.通过仿真表明该方法可以将空间干扰力矩累积量减少70%,节约卸载喷气的燃料消耗,延长航天器寿命.

摘要：根据火星环绕器行星际飞行和环绕飞行等任务特点,分析了环绕器整器级测试需求和测试难点,给出了火星环绕器综合测试系统设计方案,介绍了综合测试系统架构以及多器复杂接口下的联合测试、高置信度等效测试、深空统一X频段(UXB)体制通信系统测试、深空大时延通信信道模拟等深空探测任务特有的测试系统设计和测试模式。任务执行结果表明:该系统满足火星环绕器功能、性能以及飞行时序的全面检测需求,保障了火星环绕器科研生产顺利进行,对后续火星探测以及相关深空型号任务的综合测试系统设计具有良好的参考价值。