月面无人自主采样返回任务动力下降点确定及验证

赵洋，盛瑞卿，陈春亮，张晓文，邹乐洋，高珊，黄昊

1. 北京空间飞行器总体设计部，北京 100094 2. 北京控制工程研究所，北京 100094

1 引言

嫦娥五号探测器成功实现了月面无人自主采样返回任务。作为保证月面采样的前提，执行月面软着陆是整个任务中极为重要的环节。这一过程从近月点附近的动力下降点开始，负责执行软着陆的探测器通过减速制动发动机点火，经过主减速、快速调整、接近、悬停避障等阶段，直至着陆月面既定区域内[1]。在着陆过程中需要根据导航敏感器实时测量探测器距离月面的高度、速度并按照制导控制律对探测器进行控制，最终保证探测器在指定目标范围内着陆。

动力下降点作为整个月面软着陆过程的“起始点”，也是地面轨道控制与探测器自主执行导航、制导与控制的关键“交班点”，其设计结果直接影响了最终着陆点的位置和着陆过程的着陆安全，也间接影响采样安全和采样工程目标的实现结果。而动力下降点的确定也是多系统间交互迭代的过程，涉及任务轨道设计、着陆目标的采样区确定、着陆过程安全分析、采样区地形地貌分析等环节。

针对在月面预定位置实现软着陆的问题，众多文献分别从轨道设计、最优标称制导轨迹设计、月面采样点确定、着陆安全区域搜索等方面进行了研究，其中文献[2]提出了在月面目标着陆点实施精确软着陆的燃耗最优标称制导轨迹设计方法；文献[3]针对月面定点着陆任务需求，设计了环月非对称降轨控制策略；……