地月转移多段自由返回轨道特性分析

摘要

飞船的安全返回对于载人登月任务而言至关重要,在任务因突发情况需被迫放弃时,可有效保证宇航员安全.结合目前中国的运载、探测、制导与导航能力和发展远景,本文提出了针对中国载人登月的轨道设计方案-多段自由返回轨道,并着重对此类轨道特性进行了分析.与用于Apollo计划的hybrid轨道不同,它设计由多段自由返回轨道拼接而成,本文研究仅限于两端.航天器首先进入段-2自由返回轨道,此段轨道近月距较大,不适于执行近月制动与着月;飞行一段时间后,变轨进入段-1自由返回轨道,此段轨道近月距约束在100kin左右,可实施近月制动与着月,如此期间发生故障,飞船亦可自由返回,不需要额外燃料消耗,提高了飞行的安全性.本文对多段自由返回轨道的飞行时间、燃料消耗和再入纬度等轨道特性进行了分析与讨论;在不考虑飞行时间与燃料消耗情况下,讨论了轨道的全月面覆盖特性;研究表明,多段自由返回轨道具有较好的全月面覆盖特性与较宽的发射窗口;相比自由返回轨道,对飞行时间与燃料消耗的控制也更为灵活,可以更好的 满足飞行任务中所涉及的测控与光照需求.