月面应急上升自适应制导技术研究

湛康意，陈海朋，余薛浩，王 禄，李昃雯

（上海航天控制技术研究所，上海 201109）

引 言

我国探月工程按照“绕”“落”“回”逐步实施，“嫦娥五号”（Chang'E-5，CE-5）采样返回为我国探月工程三步走画上圆满句号。在采样返回任务中，登月舱完成采样任务后，需要从月面起飞，进入环绕器所在轨道面与之完成交会对接后，一起返回地球。采样返回任务除了涉及月面下降及软着陆技术外，还涉及到月面上升制导技术。月面动力上升段可以看成软着陆动力下降段的逆过程。20世纪“阿波罗”（Apollo）计划创造了人类首次登陆月球并返回的历史，文献[1]中描述了Apollo登月舱上升和下降的过程。

随着我国探月计划的进一步推进，对月面上升制导技术的需求越来越突出。为了进一步提高任务的成功率，需要研究月面应急情况下的上升制导问题，即在出现紧急情况时，上升器能够快速从月面上升，直接进入环绕器停泊轨道，并与之完成交会对接。在应急返回过程中，存在着终端速度位置状态不确定和异面上升等难题。

目前，针对月面下降和软着陆技术研究的成果很多[2-4]，而研究月面上升制导技术的文献相对较少。“嫦娥三号”在动力下降段中，成功应用了自适应动力显式制导技术，并通过终端状态的预测，对制导目标进行修正，以满足接近段的初始条件[5]。对于月面上升制导技术的研究，则主要集中在迭代制导、多项式制导、间接法以及直接法优化求解上升轨迹。巩庆海等[6]研究了迭代制导在月面上升中的应用，对比分析了月面上升段与运载火箭上升段的异同。……