彭祺擘，贺波勇，张海联(. 载人航天总体研究论证中心，北京 00094；. 国防科技大学 航天科学与工程学院，长沙 40073)



地月转移自由返回轨道偏差传播分析

彭祺擘1，贺波勇2，张海联1
(1. 载人航天总体研究论证中心，北京 100094；2. 国防科技大学 航天科学与工程学院，长沙 410073)

摘 要：地月转移自由返回轨道的稳定性分析对载人登月任务轨道设计及中途修正策略规划有着重要意义。本文在地月会合坐标系下，推导了地月转移自由返回轨道的偏差传递方程，并基于标称轨道数据和解析方法，得到了轨道偏差随时间的扩散规律。研究结果表明：轨道偏差会随着时间推移逐渐增大，特别是在绕月飞行后，偏差量迅速增加，偏差累积将使飞行器无法返回地球。因此，工程实际中不存在严格意义上的自由返回轨道，飞行器在地月飞行过程中必须要进行中途修正。

关键词：载人登月；自由返回轨道；偏差传播；中途修正

0 引 言

月球是地球唯一的天然卫星，也是人类实现星际航行宏愿的最佳首选目标，是载人航天事业发展不可逾越的任务。美国在1969年用Apollo-11飞船首次将航天员送上了月球。苏联也在1964年8月3日提出了N1-L3载人登月计划，但由于N1火箭几次发射失败，该计划以失败告终。21世纪以来，世界范围内掀起了月球探测的第二轮热潮。以美国、俄罗斯和欧空局为首的世界航天强国或组织，先后提出了自己未来20～40年的探月计划，不约而同地将载人登月作为载人航天的发展目标。

与无人月球探测不同，保证航天员安全是载人登月的基本要求，因此自由返回轨道常被作为载人地月转移的主要方式。……