[拼音]：xingji hangxing daohang he kongzhi

[外文]：guidance and control of interplanetary flight

確定空間探測器在空間的位置和速度，控制空間探測器的飛行使之達(dá)到目標(biāo)行星的技術(shù)。星際航行導(dǎo)航和控制通常指行星際航行導(dǎo)航和控制，恒星際航行尚處于探索階段（見星際航行）。

行星際航行的軌道

空間探測器的行星際航行可以認(rèn)為是在地球、太陽和其他行星的引力作用下的限制性多體運動（見多體問題）。根據(jù)引力作用的范圍，可以把它簡化為幾個受到攝動作用的二體問題。因此行星際航行分為三個主要階段：發(fā)射和入軌階段，中途（自由飛行）階段和接近目標(biāo)星或著陸階段。其中接近目標(biāo)星階段還分為通過目標(biāo)星附近和成為目標(biāo)星的衛(wèi)星兩種方式。著陸方式則分為硬著陸和軟著陸。若探測器須從目標(biāo)星返回地球，則以相反的次序重復(fù)這3個階段。

行星際航行一般采用拋物線軌道或雙曲線軌道，多數(shù)采用雙曲線軌道。為了便于修正軌道和節(jié)省燃料，經(jīng)常采用所謂停泊軌道，即圍繞著地球或目標(biāo)星運行的軌道。飛到火星的“海盜”號探測器就采用這種軌道。探測器先被發(fā)射到繞地球的停泊軌道上，然后修正軌道，調(diào)整姿態(tài)，再點火進入過渡軌道。在接近目標(biāo)星時也是先在停泊軌道上運行，在選擇好合適的時機后在行星表面著陸。

特點和方法

根據(jù)行星際航行的三個不同階段，可把制導(dǎo)相應(yīng)地分為初制導(dǎo)、中制導(dǎo)和末制導(dǎo)。與人造地球衛(wèi)星相比，行星際航行的制導(dǎo)的特點是：

（1）精度高：飛行軌道的初始速度只要有微小的誤差就會造成終點的極大偏差。例如飛到火星的探測器，如果在初制導(dǎo)結(jié)束時速度值有0.3米/秒的誤差，速度方向有1角分的誤差，到火星時就會偏差2萬公里，即相當(dāng)于3個火星的直徑。

（2）技術(shù)復(fù)雜：由于各階段的飛行特點不同，在整個航行過程中需要采用多種制導(dǎo)系統(tǒng)。

（3）自主性大：航行路程遠(yuǎn)，無線電波傳輸時間長，難于在地球上進行遙控，因此需要由探測器進行自主導(dǎo)航和控制。

（4）要求導(dǎo)航和控制系統(tǒng)的功耗和重量更小，可靠性更高。

行星際航行有三種導(dǎo)航方法：

（1）

天文導(dǎo)航

：通過測量探測器相對于天體的角度來確定探測器的位置和速度?，F(xiàn)代行星際航行天文導(dǎo)航的精度為幾百米。

（2）

無線電導(dǎo)航

：根據(jù)無線電波特性（直線性、勻速性和反射性）來測量探測器相對于無線電發(fā)射機的距離和速度。無線電導(dǎo)航的種類很多。其中利用多普勒測速系統(tǒng)測速，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后測距精度可達(dá) 3米，測速精度可達(dá)0.1毫米/秒。

（3）

慣性導(dǎo)航

：用安裝在慣性平臺上的加速度計測量探測器的加速度，然后經(jīng)過積分得到速度，再積分一次得到距離。

在這幾種導(dǎo)航方法中，天文導(dǎo)航的自主性強、精度較高，其工作不受時間和距離的限制，也不像慣性導(dǎo)航那樣存在著由于陀螺漂移所造成的累積誤差。但由于星光很微弱，天文導(dǎo)航的測量技術(shù)比較復(fù)雜。無線電導(dǎo)航的精度高，技術(shù)成熟，但不能自主，而且容易受外界干擾。慣性導(dǎo)航只適用于主動段。這三種導(dǎo)航方法常常結(jié)合起來運用。

為了保證探測器軌道控制所要求的姿態(tài)和探測器在深空探測以及與地球通信聯(lián)絡(luò)時所需要的姿態(tài)，還須對探測器進行姿態(tài)控制。姿態(tài)控制包括姿態(tài)穩(wěn)定和姿態(tài)機動兩個方面(見航天器姿態(tài)控制)。姿態(tài)穩(wěn)定大多采用自旋穩(wěn)定和噴氣三軸控制，穩(wěn)定精度為0.1°～0.3°。1978年以來，有些空間探測器已采用雙自旋穩(wěn)定。

對于行星際航行，利用行星引力場來改變航天器的速度是一個很有意義的方法。這種方法又稱為天體引力導(dǎo)航技術(shù)。1977年發(fā)射的“旅行者”號探測器就采用了這種方法，先利用木星引力來加速探測器并使它的航向偏轉(zhuǎn)大約97°，使它飛向土星。然后利用土星的引力加速，繼續(xù)飛向天王星。最后將離開太陽系飛向宇宙。通過木星、土星和天王星的飛行軌道，大約每隔45年才有一次機會，因此“旅行者”號探測器必須在1977年發(fā)射。

“旅行者”號探測器從地面發(fā)射入軌后，在地球附近進行第一次制導(dǎo)。目的是消除入軌時由運載火箭造成的誤差。第二次制導(dǎo)大約在向木星航行的中途進行，目的是消除第一次制導(dǎo)所造成的誤差。在這兩次制導(dǎo)之前，都由地面測控站先進行多普勒測軌。第三次制導(dǎo)是在接近木星時進行的，由探測器上的天文導(dǎo)航裝置完成。通過木星后改變航向，朝向土星。從地球到木星大約需航行兩年，從木星到土星又需要大約兩年，在這整個中途飛行階段共進行8次制導(dǎo)。

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標(biāo)簽：xingji hangxing daohang he kongzhi、星際航行導(dǎo)航和控制

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文章名稱：《星際航行導(dǎo)航和控制》

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