经济型月球探测器精确定点软着陆制导算法

高 峰，荆武兴，高长生，李志刚，钟 伟

(1. 哈尔滨工业大学航天工程系，哈尔滨150001；2. 上海宇航系统工程研究所，上海201109)

0 引 言

作为21世纪航天领域的研究热点，深空探测吸引着越来越多的国家和科学技术人员进行深入的研究。而月球是人类开展外太空探测活动的第一颗地外天体，因此月球探测可以说是深空探测的开端。世界各航天大国对于月球探测的基本路线大体是“探”、“登”、“驻”[1]，所以建立月球基地、开发月球资源是实施月球探测计划的最终目标。针对这一目标，未来月球探测器的研发需要考虑两个方面的因素：一方面，需要运送大量的小型载荷到月球表面来建立月球通信网络，以提高未来月球探测器的自主能力[2]；另一方面，对月球资源的开采和运输需要探测器多次往返于地月之间。考虑到以上因素，若仍然采用传统月球探测器，探月成本必然十分高昂，因此经济型月球探测器将成为未来月球探测任务的不二之选，目前已知的相关项目包括NASA的“通用月球探测器”计划(Common lunar lander,CLL)[3]和“月球网络”计划(International lunar network,ILN)等[4]。与传统月球探测器不同，经济型月球探测器采用固体火箭发动机作为制动减速的主发动机，相较于液体火箭发动机，固体火箭发动机结构简单、加工和材料成本低廉，造价仅约为液体发动机的1/10～1/20，另外在主减速段结束之后，可以将其抛离，这样也很大程度上减少了随后过程的燃料消耗。但是采用固体发动机给制导律的设计带来较大的困难，液体发动机可以通过开关机和变推力技术实现对探测器运动状态的精确控制，而固体发动机不能做到随时开关机，只能燃料耗尽关机，同时也很难实现推力大小的精确改变。……