第三百七十三章

　　顧律先一步運算的是嫦娥四号探測器的運行軌道。

　　因為這個相對來說較為簡單。

　　打開電腦上的MATLIB，顧律開始緊張忙碌的工作。

　　嫦娥四号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，将嫦娥四号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号探測器在這一階段的運行軌道。

　　接着，便是探測器不斷向月球附近運行。

　　當探測器抵達預定軌道後，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“太空刹車減速”，建立正常姿态，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2.38公裡/秒的逃逸速度，如果不減速，探測器将飛離月球。

　　要實現繞月飛行的話，必須進行制動，要刹一下車，将飛行速度降低到月球逃逸速度以内，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，就是顧律必須要确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，那後果會更加嚴重。

　　因為探測器會直接撞擊向月球！

　　所以，需要顧律去準确的衡量好其中的一個度。

　　幸好，他們這個項目是嫦娥四号探月項目，而不是嫦娥一号。

　　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。

　　得出一串數據後，顧律利用MATLIB建立模型模拟。

　　而後，顧律得出一個結果。

　　“7500N發動機！”

　　顧律在草稿紙上将這個數字圈起來。

　　在顧律的缜密計算後，得出整個近月制動的全過程：

　　在嫦娥四号探測器距離月球850公裡時，開始近月制動。

　　近月制動采用7500N變推力發動機。

　　近月制動過程将持續290秒。

　　制動完成後，嫦娥四号探測器将被月球捕獲，成功進入100km*400km環月橢圓軌道。

　　這就是整個近月制動的過程。

　　這一過程并不複雜，簡單來說就是将探測器減速并推進預設軌道。

　　顧律在電腦上模拟了一遍，将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，指的是嫦娥四号探測器在環繞100km*400km環月橢圓軌道運行的過程。

　　該環月橢圓軌道的近月點是100公裡，遠月點是400公裡。

　　隻需要明确這兩個數據，繪制簡單的軌道圖就OK了。

　　這部分工作簡單到隻要稍微有點高中物理基礎的人都可以輕松做到。

　　那麼，到目前為止，顧律第一大部分的工作算是基本完成了。

　　嫦娥四号探測器從地球升空後，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。

　　吳征随便找個數學家，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。

　　這部分内容的工作，隻是順帶的而已。

　　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，嫦娥四号探測器應該是在近月點為100公裡，遠月點為400公裡的環月橢圓軌道上進行環月飛行。

　　然後實施降軌控制，使嫦娥四号探測器進入近月點高度約15公裡、遠月點高度約100公裡的預定月球背面着陸準備軌道。

　　這隻是一個開始。

　　在嫦娥四号進入着陸準備軌道後，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，分别是主減速段、快速調整段、接近段、懸停段、避障段、緩速下降段。

　　六個階段，那就意味着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。

　　顧律輕歎了口氣，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。

　　顧律根據吳征提供數據中的嫦娥四号構型特點，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、姿态動力學模型。

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

　　然後，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，将末端運動參數約束轉化為軌道參數約束，從而将軌迹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。

　　随後，建立制導慣性極坐标系下的動力學方程，将目标約束量作為狀态量，使用僞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範圍，并研究該範圍内的軌道特性，以四元數作為參數，并引入偏差四元數，構造拟歐拉角以消除目标姿态的雙值性，并利用攝動雙積分系統的時間最優控制設計了姿态控制，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。

　　什麼時候進入這一階段，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複雜的計算後全部得出。

　　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。

　　後面還有另外五個階段，同樣是相當的複雜。

　　“繼續肝吧！”

　　顧律擡頭瞅了一眼挂表上的時間，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後，繼續開始接着肝。

　　按照目前這個速度，他恐怕是要通宵了。