"天问一号"火星探测器制动捕获最优点火姿态设计

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.

关键词：火星探测器、制动捕获、点火姿态

所属期刊栏目：10

分类号：TP394.1;TH691.9(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金;上海市深空探测技术重点实验室资助项目

在线出版日期：2023-04-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：19-27