双星小行星次生天体上鲁棒弹道着陆的设计与分析
天体物理仪器与方法
2023-11-01 v1 地球与行星天体物理
数值分析
数值分析
最优化与控制
概率论
摘要
ESA 的 Hera 任务旨在 2026 年底访问双星小行星 Didymos，更详细地调查其物理特征以及 NASA 的 DART 航天器撞击结果。Hera 上的两颗 CubeSat 计划对该系统的次生天体 Dimorphos 进行弹道着陆。对于此类着陆，下降过程中的平动状态不受控制，降低了航天器的复杂度，但也增加了其对部署机动误差与动力学不确定性的敏感性。本文引入一种新方法，用于分析这些不确定性对着陆器动力学的影响，并设计对其鲁棒的轨迹。该方法包括使用非侵入式切比雪夫插值(NCI)技术传播着陆器的不确定状态，该技术利用多项式展开逼近不确定动力学，并使用由多项式展开系数导出的伪扩散指标分析结果，该指标量化了航天器可能状态集随时间的增长速率。此指标在此用于约束撞击速度与角度至允许成功 settling 于表面的数值。随后将该信息用于通过在问题转录中应用 NCI 技术来优化着陆轨迹。所得轨迹相比常规方法增加了轨迹鲁棒性，将着陆成功率提高 20% 并显著减小着陆足迹。
引用
@article{arxiv.2310.19844,
title = {Design and Analysis of Robust Ballistic Landings on the Secondary of a Binary Asteroid},
author = {Iosto Fodde and Jinglang Feng and Massimiliano Vasile and Jesús Gil-Fernández},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.19844},
year = {2023}
}
备注
34 pages, 15 figures