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载人小行星探测目标选择与轨道优化设计

尚海滨 崔平远 熊旭 武小宇

尚海滨, 崔平远, 熊旭, 武小宇. 载人小行星探测目标选择与轨道优化设计[J]. 深空探测学报, 2014, 1(1): 36-43.
引用本文: 尚海滨, 崔平远, 熊旭, 武小宇. 载人小行星探测目标选择与轨道优化设计[J]. 深空探测学报, 2014, 1(1): 36-43.
SHANG Haibin, CUI Pingyuan, XIONG Xu, WU Xiaoyu. Target Selection and Trajectory Design for Manned Asteroid Missions[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2014, 1(1): 36-43.
Citation: SHANG Haibin, CUI Pingyuan, XIONG Xu, WU Xiaoyu. Target Selection and Trajectory Design for Manned Asteroid Missions[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2014, 1(1): 36-43.

载人小行星探测目标选择与轨道优化设计

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012CB720000);国家自然科学基金资助项目(11101021);北京理工大学创新团队基金资助项目

Target Selection and Trajectory Design for Manned Asteroid Missions

  • 摘要: 针对2020 - 2040年载人小行星探测任务,研究了探测目标选择与轨道优化设计问题。首先,针对已编目的近地小行星,综合考虑绝对星等、燃料消耗等多方面因素与约束,给出了适合载人探测任务的候选小行星序列;然后,构建了载人小行星探测任务轨道的设计模型,采用参数优化算法对探测轨道进行了设计;进一步,为了获得最优探测轨道,利用主矢量原理对探测轨道进行了优化。该研究可为载人小行星探测任务设计提供有价值的参考。
  • [1] Qiao D, Cui P Y, Wang Y M. Opportunity options for rendezvous,flyby and sample return mission to different spectral-type asteroids for the 2015-2025[J]. Acts Astronautics, 2012, 72; 143-155.[2]Ralph K, Gerhard H, Ekkehard K.Optimal deflection of NEOs en mute of collision with the Earth[J]. Icarus, 2006, 182(2):482 -488.[3]Ahrens T J, Harris A W. Deflection and fragmentation of near earth asteroids [ J ] . Nature ( London ),1992,360(6403):429 -433.[4]徐伟彪,赵海斌.小行星深空探测的科学意义和展望[J].地球科学进展,2005,20(11):1184-1185.[Xu W B, ZhaoH B. The scientific significance and prospects of the asteroid exploration [ J ].Advances in Earth Science, 2005,20(11):1184-1185.][5]Cui P Y, Qiao D, Cui H T, et al. Target selection and transfer trajectories design for exploring asteroid mission [ J ].Sci China Tech Sci , 2010 , 53:1150一1158.[6]Damario L A, Bymes D V. Interplanetary trajectory design for the Galileo mission[C].Reno, NV; American Institute of Aeronautics and Astronautics, Aerospace Sciences Meeting,21 st , 1983:10-13.[7]Jim V M. Postlaunch contingency trajectories for the near-earth asteroid rendezvous mission [ J].Journal of Guidance, Contml,and Dynamics , 1997 , 20 ( 4 ):819-823.[8]Ettore P, Alessandro R, Giovanni B V. Basic targeting strategies for rendezvous and flyby missions to the near-earth asteroids[ J].Planetary and Space Science, 2001,49(1):3-22.[9]Junichiro K, Akira F, Tono U. Hayabusa-its technology and science accomplishment summary and Hayabusa-2[J].Acta Astronautica, 2008,62(10一11):639-647.[10]乔栋,黄江川,崔平远,等.嫦娥二号卫星飞越Toutatis小行星转移轨道设计[J].中国科学:技术科学,2013 , 43 : 487-492.[Qiao D, Huang J C, Cui P Y, et al. The orbit design of Chang' e-2 satellite flyby asteroid Toutatis[ J].Chinese Science: Science and Technology, 2013,43:487-492.][11]Zhu M H, Fa W Z, Huang J C, et al. Morphology of asteroid(4179) Toutatis as imaged by Chang’e-2 spacecraft[J].Geophysical, Research Letter, 2014, 41.[12]Zimmer A K, Messerschmid E. Going beyond; target selection and mission analysis of human exploration missions to near-earth asteroids[J].Acta Astronautica, 2011,69:1096-1109.[13]Bradley N, Ocampo C. Optimal free-return trajectories to near-earth asteroids[J].Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2013,36(5):1346-1355.[14]Hopkins J, Dissel A, Jones M, et al. Plymouth rock an early human mission to near earth asteroids using orion spacecraft[ R].Lockheed Martin, 2010.[15]LeCompte M A, Meyer T R, Horsewood),et al. Early, short-duration, near-earth-asteroid rendezvous missions[J ] . Journal of Spacecraft and Rockets, 2012, 49(4):731-741.[16]Sam W, Bong W. Robotic and human exploration/deflection mission design for asteroid 99942 Apophis[J].Acta Astronautica, 2013,90(1):72-79.[17]Ivashikin V V , Krylov I V , Lan A. Optimum trajectories for spacecraft mission to asteroid Apophis with a return to the Earth[J].Solar System Research, 2013,47(4):334-345.[18]Bueskens C, Maurer H. SQP-methods for solving optimal control problems with control and state constraints:adjoint variables, sensitivity analysis and real-time[ J.Journal of Computational and Applied Mathematics, 2000,120(1):85一108.[19]Bruce A C. Spacecraft trajectory optimization } M.New York Cambridge University Press, 2010; 17-20.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-09
  • 修回日期:  2013-12-03

载人小行星探测目标选择与轨道优化设计

    基金项目:  国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012CB720000);国家自然科学基金资助项目(11101021);北京理工大学创新团队基金资助项目

摘要: 针对2020 - 2040年载人小行星探测任务,研究了探测目标选择与轨道优化设计问题。首先,针对已编目的近地小行星,综合考虑绝对星等、燃料消耗等多方面因素与约束,给出了适合载人探测任务的候选小行星序列;然后,构建了载人小行星探测任务轨道的设计模型,采用参数优化算法对探测轨道进行了设计;进一步,为了获得最优探测轨道,利用主矢量原理对探测轨道进行了优化。该研究可为载人小行星探测任务设计提供有价值的参考。

English Abstract

尚海滨, 崔平远, 熊旭, 武小宇. 载人小行星探测目标选择与轨道优化设计[J]. 深空探测学报, 2014, 1(1): 36-43.
引用本文: 尚海滨, 崔平远, 熊旭, 武小宇. 载人小行星探测目标选择与轨道优化设计[J]. 深空探测学报, 2014, 1(1): 36-43.
SHANG Haibin, CUI Pingyuan, XIONG Xu, WU Xiaoyu. Target Selection and Trajectory Design for Manned Asteroid Missions[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2014, 1(1): 36-43.
Citation: SHANG Haibin, CUI Pingyuan, XIONG Xu, WU Xiaoyu. Target Selection and Trajectory Design for Manned Asteroid Missions[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2014, 1(1): 36-43.
参考文献 (1)

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