柏江 张熇 陈向东 李飞 傅子敬 张旺军

(北京空间飞行器总体设计部，北京 100094)

卫星构型设计的任务就是要满足载荷、控制、电源、测控、数据传输、热控等设备的指向和安装要求[1]。对于嫦娥四号着陆器，除了常规的构型设计要求外，还要采用成熟的构型形式，确保工程实施的可靠度，目前缺乏对月球背面着陆器构型的相关研究。

低频射电频谱仪、月球中子及辐射剂量探测仪、科普载荷等设备是嫦娥四号着陆器重要的载荷[2]，在月球背面进行电磁探测可有效避免来自地球等环境的干扰，为了在地面测试过程中可以更好地模拟真实的测试环境，提出了复杂的安装指向、电磁隔离、热控、光照等要求[3]。着陆器构型优化设计的任务就是要满足载荷设备的复杂要求，满足着陆器为适应中继卫星发射窗口、着陆器着陆区域等的不确定性，对天线的布局和指向严格的约束条件，同时还要求着陆器的构型布局设计具有较好的总装可操作性，方便地面总装、测试、运输等。

本文通过构型优化设计，有效解决了着陆器、中继卫星共12个备选发射窗口组合以及着陆姿态偏差导致天线动态指向包络过大的难题。实现了对力学振动响应敏感载荷设备的机械安装角度调整、热控隔离、视场及光照等严苛的布局要求。

1 载荷构型优化设计与验证

嫦娥四号着陆器很多设备和载荷的布局约束条件比较严苛，既要兼顾已有的设备布局，又需要根据新的工程目标和科学探测需求进行适应性设计，以载荷使用需求为目标进行了多约束条件下的优化布局。……