[发明专利]一种月球采样返回任务中的定点着陆轨道设计方法

权利要求书

1.一种月球采样返回任务中的定点着陆轨道设计方法，其特征在于，包括：

步骤1.在每一地月转移中途修正中，采用变轨速度增量三分量瞄准预定近月点倾角、近月点高度和真近点角，其中，所述真近点角的取值为0度；

步骤2.对于一个具体的近月点倾角数值，依次计算地月转移、近月制动、轨道器调相、环月降轨、动力下降轨道，得到月面落点经纬度和轨道器轨道参数，并计算在预定时间实施月面上升时月面落点月心位置矢量和轨道器轨道法向的夹角；其中，在进行近月制动计算时，引入近月制动速度增量法向分量，其初值为0或根据公式计算，对应的有限推力计算中为引入推力偏航角，偏航角初值为0；

步骤3.调整地月转移近月点倾角的目标值和近月制动速度增量法向分量，重复步骤1和步骤2，并应用2对2微分修正计算来瞄准预定月面落点经度、所述月面上升时月面落点月心位置矢量和所述轨道器轨道法向的夹角，所述夹角的取值为90度；

步骤4.完成地月转移后，实施近月制动时，通过1对1微分修正来调整近月制动速度增量法向分量，瞄准预定月面落点经度；

步骤5.完成近月制动后，实施环月降轨时，增加速度增量法向分量，对应的有限推力计算中为引入推力偏航角，并联合变轨纬度幅角和变轨速度增量横向分量，或联合变轨速度增量横向和径向分量，通过3对3微分修正来瞄准预定落点经度、落点纬度和动力下降起始点高度；

步骤6.完成环月降轨后，在实施动力下降前，在预报的近月点时刻_±1分钟内对动力下降开始点时刻进行线性调整，对每个调整后的动力下降开始点时刻数值，进行动力下降试算，直到计算所得月面落点离目标月面落点月面距离取得最小值，并根据最后一次调整后的动力下降开始点时刻执行动力下降，实现月面软着陆。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于一个具体的近月点倾角数值，依次计算地月转移、近月制动、轨道器调相、环月降轨、动力下降轨道，得到月面落点经纬度和轨道器轨道参数，并计算在预定时间实施月面上升时月面落点月心位置矢量和轨道器轨道法向的夹角，包括：

若设计近月制动次数为两次，则两次近月制动的法向速度增量或推力方向偏航角取值相同；在进行环月降轨计算时，采用变轨位置纬度幅角和变轨速度增量横向分量或速度反方向的变轨速度增量大小，或采用速度增量横向和径向分量，通过微分修正计算来瞄准预定的落点纬度和动力下降起始点高度，其中，动力下降起始点高度的取值为15km。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，完成地月转移后，实施近月制动时，通过1对1微分修正来调整近月制动速度增量法向分量，瞄准预定月面落点经度，包括：

对于近月制动速度增量法向分量的每次迭代取值，依次计算近月制动、环月降轨、动力下降轨道，得到月面落点经度；其中，在进行环月降轨计算时，采用变轨纬度幅角和变轨速度增量横向分量，或采用速度增量横向和径向分量，通过微分修正计算来瞄准预定落点纬度和动力下降起始点高度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，完成近月制动后，实施环月降轨时，增加速度增量法向分量，对应的有限推力计算中为引入推力偏航角，包括：

如果环月降轨包含两次变轨，则两次变轨的推力方向偏航角取值相同。