载人登月应急返回轨道特性与再入区域研究OA

载人登月任务与传统月球探测任务的重要区别之一是要全程保障航天员的人身安全。如果在绕月飞行期间发生意外,需要具备能够满足再入与落点约束的应急返回能力,这构成一个复杂的月地转移轨道设计问题。利用一种结合参数化方法与Quasi-Lambert问题求解的轨道设计方法,对考虑再入和落点约束的月地返回轨道的返回族特性与再入区域进行了系统研究。该方法能够在绕月飞行过程的任意时刻,参数化生成针对地球指定目标落点的月地转移脉冲逃逸轨道。在此基础上,针对不同转移时间,对轨道族的速度增量需求与地球可达落点区域进行了系统计算与分析,并结合不同月相条件下的赤纬变化规律,评估了轨道的可行性与落点分布特征。结果表明,对于2 d、3 d和5 d转移时间的轨道族,所需速度增量分布与地球自转及月相演化存在显著的短周期与长周期耦合震荡特性。进一步地,在不同月相赤纬条件下,地球可行落点的分布存在明显差异,为确保任意时刻均具备应急返回能力,目标落点纬度应控制在北纬20°以下;若需实现更高纬度落点,则必须要求应急时刻的月相赤纬处于特定范围内。