来自月球中枢轴至低月球轨道的低推力转移的最优化、指导与控制

月球中枢轴将成为阿狮森计划、地月运输及深空探索的主要空间系统。它有望作为前往月球表面的中转站。本研究聚焦于低推力转移动力学，从月球中枢轴所处的近矩形半环轨道 (NRHO) 转向指定的低轨道月球轨道 (LLO)。本研究 addresses：(i) 确定最短时间的低推力轨迹，以及 (ii) 为从中枢轴前往 LLO 的航天器设计、实施和测试指导与控制架构。轨道动力学以修正等距元素描述，基于高保真历元学模型。通过一种间接的启发式方法检测从中枢轴到指定月球轨道的最短时间轨迹，该方法结合了最优控制理论中产生的解析条件与启发式技术。然而，未来任务将 pursuing 越来越高的自主性，这一情况意味着必须设计一种高效的反馈指导方案，能够补偿非典型飞行条件。本研究提出了非线性轨道控制作为一种可行选项，用于自动化的低推力转移指导，从中枢轴前往 LLO。该方法允许定义一种具有准全局稳定性特性的反馈律，而无需离线参考轨迹。整个航天器动力学模型包括姿态控制和执行机制。后者由一组排列成金字塔配置的反应轮提供动力。指导、姿态控制和执行在迭代方案中实现。蒙特卡洛仿真表明，所提出的指导与控制架构在中枢轴的随机起始点以及推进系统暂时不可用时依然有效。