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载人月球探测各飞行阶段具有时间和空间强耦合、非线性特征强等特点,这会导致任务规模庞大、系统复杂、技术难度大、风险因素多,对飞行任务规划和飞行器设计提出了巨大挑战。

考虑到航天员在任务回路,载人月球探测工程高度重视航天员的安全性,严重故障情况下可通过逃逸与应急救生手段保证航天员安全。每次飞行任务耗资不菲、代价巨大、影响深远,发生故障后,如果能够通过重新规划任务、重新配置资源等措施,在保证航天员安全的前提下,充分利用飞行器能力,实现部分任务目标或者完成降级任务,可以提升任务效益,带来重大社会影响和经济价值。

研究进展表明,载人月球探测任务重规划问题具有以下特征和难点:

1)载人月球探测任务周期长、飞行阶段多,实施过程中蕴含的故障类型、不确定性等风险因素多,导致重规划问题类型复杂,并且随着飞行阶段改变而呈现不同的特点。

2)应急飞行方案由故障时刻、故障类型、重规划目标、飞行器类型等因素共同决定,因而各飞行阶段的故障预案分支复杂,使得应急方案的快速决策难度很大。

3)为保证航天员安全,地月空间轨道的强非线性特征和任意时刻应急返回的任务目标对轨道优化与设计方法带来了更大挑战。随着工程任务的深入开展,为了最大限度保证航天员安全,提升任务综合效益,载人月球探测工程对故障情况下逃逸与应急救生技术、任务重规划算法也提出了更高的要求。未来,在已有方法研究基础上,突破故障诊断、多目标优化、一体化任务规划、高鲁棒与强实时重规划等关键技术将进一步促进载人月球探测任务重规划方法发展。

来源/《中国空间科学技术(中英文)》

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