第三百七十三章 落月

第三百七十三章　　顾律先一步运算的是嫦娥四号探测器的运行轨道。

　　因为这个相对来说较为简单。

　　打开电脑上的atib，顾律开始紧张忙碌的工作。

　　嫦娥四号探测器的轨道可以被简单分为三部分。

　　第一部分是地月转移阶段。

　　这一阶段是在地球上，将嫦娥四号探测器由长征运载火箭发射升空，使探测器离开地球轨道，向月球飞行，实现地月转移。

　　顾律录入了一系列的参数，很快的得出了嫦娥四号探测器在这一阶段的运行轨道。

　　接着，便是探测器不断向月球附近运行。

　　当探测器抵达预定轨道后，完成近月制动。

　　所谓的近月制动，就是给在地月转移轨道高速飞行的卫星减缓速度，完成太空刹车减速，建立正常姿态，被月球的引力所吸引，进行环月飞行。

　　因为当探测器飞行到月球附近时，它相对月球的速度要大于月球238公里秒的逃逸速度，如果不减速，探测器将飞离月球。

　　要实现绕月飞行的话，必须进行制动，要刹一下车，将飞行速度降低到月球逃逸速度以内，从而被月球引力捕获。

　　近月制动是卫星或探测器飞行过程中最关键的一次轨道控制。

　　这一部分需要顾律做的东西，就要比地月转移阶段要麻烦很多。

　　第一点，就是顾律必须要确定在近月制动过程中制动量的多少。

　　虽然说，制动量过小的话，探测器会直接飞离月球。

　　但一旦制动量过大的话，那后果会更加严重。

因为探测器会直接撞击向月球　　所以，需要顾律去准确的衡量好其中的一个度。

　　幸好，他们这个项目是嫦娥四号探月项目，而不是嫦娥一号。

　　顾律有很多经验可以借鉴。

　　顾律抽过一摞草稿纸，在上面写写画画。

　　得出一串数据后，顾律利用atib建立模型模拟。

　　而后，顾律得出一个结果。

7500n发动机　　顾律在草稿纸上将这个数字圈起来。

在顾律的缜密计算后，得出整个近月制动的全过程　　在嫦娥四号探测器距离月球850公里时，开始近月制动。

　　近月制动采用7500n变推力发动机。

　　近月制动过程将持续290秒。

　　制动完成后，嫦娥四号探测器将被月球捕获，成功进入100k400k环月椭圆轨道。

　　这就是整个近月制动的过程。

　　这一过程并不复杂，简单来说就是将探测器减速并推进预设轨道。

　　顾律在电脑上模拟了一遍，将整个轨道图绘制下来。

　　第三个阶段，绕月飞行。

　　绕月飞行环节是最简单的一个部分，指的是嫦娥四号探测器在环绕100k400k环月椭圆轨道运行的过程。

　　该环月椭圆轨道的近月点是100公里，远月点是400公里。

　　只需要明确这两个数据，绘制简单的轨道图就ok了。

　　这部分工作简单到只要稍微有点高中物理基础的人都可以轻松做到。

　　那么，到目前为止，顾律第一大部分的工作算是基本完成了。

　　嫦娥四号探测器从地球升空后，直至进入环月椭圆轨道，整个的运行轨道被顾律轻松绘制出来。

　　其实，这部分的工作根本不需要出手。

　　吴征随便找个数学家，甚至找个稍微懂点物理的博士生过来，都可以轻松把这张轨道图轻松画出来。

　　这部分内容的工作，只是顺带的而已。

　　真正需要顾律费不少功夫去弄的，是整个落月阶段各项参数和轨道的设置。

　　落月阶段，指的是探测器从环月椭圆轨道降落到月球表面的过程。

　　同样是整个探月计划最核心，难度最高的环节。

　　在最开始，嫦娥四号探测器应该是在近月点为100公里，远月点为400公里的环月椭圆轨道上进行环月飞行。

　　然后实施降轨控制，使嫦娥四号探测器进入近月点高度约15公里、远月点高度约100公里的预定月球背面着陆准备轨道。

　　这只是一个开始。

　　在嫦娥四号进入着陆准备轨道后，需要在月球背面的近月点进行动力下降。

　　整个动力下降过程又会分为6个阶段，分别是主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速下降段。

　　六个阶段，那就意味着需要六套不同的系统参数。

　　顾律需要一个个来计算。

　　这需要相当庞大的计算工作量。

　　顾律轻叹了口气，活动活动了手指，握紧笔开始工作。

　　首先，是第一阶段的主减速段。

　　顾律根据吴征数据中的嫦娥四号构型特点，在此基础上建立了小型月球探测器的导航、制导与控制系统简称gnc系统工作模型和质心、姿态动力学模型。

　　模型中考虑了各个发动机推力偏心、偏斜产生的影响，并考虑了gnc系统离散的工作特性。

　　然后，对末端水平速度约束条件下的主减速段制导律进行了研究。

　　利用开普勒轨道的轨道参数与末端运动参数的对应关系，将末端运动参数约束转化为轨道参数约束，从而将轨迹规划问题转化为有限推力变轨问题，进而通过最小二乘修正方法得到制导律。

　　接下来，对末端高度约束条件下的主减速段制导律进行了研究。

　　随后，建立制导惯性极坐标系下的动力学方程，将目标约束量作为状态量，使用伪谱法可以方便地求出一些参数的数值。

　　在此基础上，针对给定发动机的配置，研究了主减速段航程的取值范围，并研究该范围内的轨道特性，以四元数作为参数，并引入偏差四元数，构造拟欧拉角以消除目标姿态的双值性，并利用摄动双积分系统的时间最优控制设计了姿态控制，尝试得出一个最优控制解。

　　这样，关于主减速段的数据便全部得出来了。

　　什么时候进入这一阶段，发动力采用多大的动力，推力角度是多少度，制动时间是多久。

　　这些数值在顾律通过复杂的计算后全部得出。

　　然而，这是个六个阶段中的第一阶段。

　　这就用去了顾律一个多小时的时间。

　　后面还有另外五个阶段，同样是相当的复杂。

继续肝吧　　顾律抬头瞅了一眼挂表上的时间，已经是晚上七点多。

　　顾律没有去吃晚饭的心思，直接磕了一瓶疲劳药剂后，继续开始接着肝。

　　按照目前这个速度，他恐怕是要通宵了。