第三百七十三章 落月

第三百七十三章　　顧律先一步運算的是嫦娥四號探測器的運行軌道。

　　因為這個相對來說較為簡單。

　　打開電腦上的atib，顧律開始緊張忙碌的工作。

　　嫦娥四號探測器的軌道可以被簡單分為三部分。

　　第一部分是地月轉移階段。

　　這一階段是在地球上，將嫦娥四號探測器由長征運載火箭發射升空，使探測器離開地球軌道，向月球飛行，實現地月轉移。

　　顧律錄入了一系列的參數，很快的得出了嫦娥四號探測器在這一階段的運行軌道。

　　接著，便是探測器不斷向月球附近運行。

　　當探測器抵達預定軌道后，完成近月制動。

　　所謂的近月制動，就是給在地月轉移軌道高速飛行的衛星減緩速度，完成太空剎車減速，建立正常姿態，被月球的引力所吸引，進行環月飛行。

　　因為當探測器飛行到月球附近時，它相對月球的速度要大于月球238公里秒的逃逸速度，如果不減速，探測器將飛離月球。

　　要實現繞月飛行的話，必須進行制動，要剎一下車，將飛行速度降低到月球逃逸速度以內，從而被月球引力捕獲。

　　近月制動是衛星或探測器飛行過程中最關鍵的一次軌道控制。

　　這一部分需要顧律做的東西，就要比地月轉移階段要麻煩很多。

　　第一點，就是顧律必須要確定在近月制動過程中制動量的多少。

　　雖然說，制動量過小的話，探測器會直接飛離月球。

　　但一旦制動量過大的話，那后果會更加嚴重。

因為探測器會直接撞擊向月球　　所以，需要顧律去準確的衡量好其中的一個度。

　　幸好，他們這個項目是嫦娥四號探月項目，而不是嫦娥一號。

　　顧律有很多經驗可以借鑒。

　　顧律抽過一摞草稿紙，在上面寫寫畫畫。

　　得出一串數據后，顧律利用atib建立模型模擬。

　　而后，顧律得出一個結果。

7500n發動機　　顧律在草稿紙上將這個數字圈起來。

在顧律的縝密計算后，得出整個近月制動的全過程　　在嫦娥四號探測器距離月球850公里時，開始近月制動。

　　近月制動采用7500n變推力發動機。

　　近月制動過程將持續290秒。

　　制動完成后，嫦娥四號探測器將被月球捕獲，成功進入100k400k環月橢圓軌道。

　　這就是整個近月制動的過程。

　　這一過程并不復雜，簡單來說就是將探測器減速并推進預設軌道。

　　顧律在電腦上模擬了一遍，將整個軌道圖繪制下來。

　　第三個階段，繞月飛行。

　　繞月飛行環節是最簡單的一個部分，指的是嫦娥四號探測器在環繞100k400k環月橢圓軌道運行的過程。

　　該環月橢圓軌道的近月點是100公里，遠月點是400公里。

　　只需要明確這兩個數據，繪制簡單的軌道圖就ok了。

　　這部分工作簡單到只要稍微有點高中物理基礎的人都可以輕松做到。

　　那么，到目前為止，顧律第一大部分的工作算是基本完成了。

　　嫦娥四號探測器從地球升空后，直至進入環月橢圓軌道，整個的運行軌道被顧律輕松繪制出來。

　　其實，這部分的工作根本不需要出手。

　　吳征隨便找個數學家，甚至找個稍微懂點物理的博士生過來，都可以輕松把這張軌道圖輕松畫出來。

　　這部分內容的工作，只是順帶的而已。

　　真正需要顧律費不少功夫去弄的，是整個落月階段各項參數和軌道的設置。

　　落月階段，指的是探測器從環月橢圓軌道降落到月球表面的過程。

　　同樣是整個探月計劃最核心，難度最高的環節。

　　在最開始，嫦娥四號探測器應該是在近月點為100公里，遠月點為400公里的環月橢圓軌道上進行環月飛行。

　　然后實施降軌控制，使嫦娥四號探測器進入近月點高度約15公里、遠月點高度約100公里的預定月球背面著陸準備軌道。

　　這只是一個開始。

　　在嫦娥四號進入著陸準備軌道后，需要在月球背面的近月點進行動力下降。

　　整個動力下降過程又會分為6個階段，分別是主減速段、快速調整段、接近段、懸停段、避障段、緩速下降段。

　　六個階段，那就意味著需要六套不同的系統參數。

　　顧律需要一個個來計算。

　　這需要相當龐大的計算工作量。

　　顧律輕嘆了口氣，活動活動了手指，握緊筆開始工作。

　　首先，是第一階段的主減速段。

　　顧律根據吳征數據中的嫦娥四號構型特點，在此基礎上建立了小型月球探測器的導航、制導與控制系統簡稱gnc系統工作模型和質心、姿態動力學模型。

　　模型中考慮了各個發動機推力偏心、偏斜產生的影響，并考慮了gnc系統離散的工作特性。

　　然后，對末端水平速度約束條件下的主減速段制導律進行了研究。

　　利用開普勒軌道的軌道參數與末端運動參數的對應關系，將末端運動參數約束轉化為軌道參數約束，從而將軌跡規劃問題轉化為有限推力變軌問題，進而通過最小二乘修正方法得到制導律。

　　接下來，對末端高度約束條件下的主減速段制導律進行了研究。

　　隨后，建立制導慣性極坐標系下的動力學方程，將目標約束量作為狀態量，使用偽譜法可以方便地求出一些參數的數值。

　　在此基礎上，針對給定發動機的配置，研究了主減速段航程的取值范圍，并研究該范圍內的軌道特性，以四元數作為參數，并引入偏差四元數，構造擬歐拉角以消除目標姿態的雙值性，并利用攝動雙積分系統的時間最優控制設計了姿態控制，嘗試得出一個最優控制解。

　　這樣，關于主減速段的數據便全部得出來了。

　　什么時候進入這一階段，發動力采用多大的動力，推力角度是多少度，制動時間是多久。

　　這些數值在顧律通過復雜的計算后全部得出。

　　然而，這是個六個階段中的第一階段。

　　這就用去了顧律一個多小時的時間。

　　后面還有另外五個階段，同樣是相當的復雜。

繼續肝吧　　顧律抬頭瞅了一眼掛表上的時間，已經是晚上七點多。

　　顧律沒有去吃晚飯的心思，直接磕了一瓶疲勞藥劑后，繼續開始接著肝。

　　按照目前這個速度，他恐怕是要通宵了。