我国航天器轨道控制系统及发展趋势

我国航天器轨道控制系统及发展趋势
1 航天器的轨道控制的原理和组成
1.1 航天器的轨道控制技术的基本原理
航天器控制系统主要有三种功能，分别是导航、控制和制导。

其中导航功能指的是处理设备数据，并从中得出航天器的位置向量和速度向量，也称作实时运动参数和实时轨道确定。

而制导指的是从导航中得出的航天器实时运动参数，根据最终目标和约束条件确定机动程序，其后发出指令以供执行。

控制指的是改变航天器的飞行速度和方向，通过施加控制力的方法帮助其稳定，以便于达成飞行任务。

航天器的轨道有两种，通常情况下，航天器控制系统都是采用喷气发动机和小推力电推进器。

其轨道分为主动飞行段和被动飞行段。

其中主动飞行段点火阶段，发动机熄火后切换到被动飞行段。

1.2 轨道机动、轨道维持的内容以及常用的控制方法、应用领域
轨道控制发动机会产生一定的反作用推力，像返回型侦察卫星上的制动火箭、地球静止卫星上的远地点发动机和位置保持发动机等类型的发动机，它们的安装方式基本都是固定的。

因此，想要改变和稳定航天器轨道控制力的方向，首先要对航天器的姿态进行调整，在发动机点火的过程中，由于发动机推力会产生干扰力矩，姿态控制系统要克服这一点，确保姿态的正确性与规范性，此外，还可采用自旋稳定或三轴稳定的方式来达到目的。

轨道机动指的是航天器在轨道之间的切换，在切换过程中需要对其加以控制，使其偏离现有轨道，属于一种有意操作。

有一点需要注意的是，两个轨道不受平面限制，如果研究对象是返回型侦察卫星和载人飞船，为了顺利的降落，必须要采用火箭制动，使其沿着运行轨道返回。

航天飞机具有多种功能，包括捕捉、施放和回收卫星，在太空中还能够与空间站进行对接操作，以及必备的返回地面能力，这说明航天飞机的轨道控制系统更为复杂。

2 应用方式
2.1 折叠变轨控制
实行折叠变轨控制的目的在于改变航天器的速度向量，是在一定的区间内，以便于航天器在自由飞信段进行顺利的轨道切换，变轨前后的两个轨道同样不受平面空间的限制。

这种控制方式在地球卫星变轨、轨道校正、转移、定点等过程中得到了广泛应用。

2.2 折叠轨道保持
该种方式的作用是保证卫星的轨道要素不变。

人造地球卫星的轨道保持形式多样，典型的有地球静止卫星的位置保持、相对于其他卫星的位置保持、对地观测卫星的轨道保持以及具有轨道扰动补偿器的自主轨道保持等。

通过位置保持，我们可以发现，此时卫星与地球的位置是不变的，而此时的轨道周期等于地球自转周期，两者之间的倾角和偏心率约等于零。

除此之外，像通信卫星、广播卫星和中继卫星等地球卫星对于位置的精度要求较高，位置保持的目的在于排除电波干扰因素，有利于地面跟踪。

2.3 折叠航天器轨道控制系统
在折叠航天器轨道控制系统中，通常需要用到持续性推进器，但就目前的情况来看，我国一般都是采用化学推进器，这种类型的推进器长时间处于脉冲工作状态。

在修正人造地球卫星的机动变轨和行星际航天器的中途轨道时，固体或液体火箭推进器是最佳选择。

变轨发动机需要进行固定安装，为了改变航天器的速度增量，必须要调整姿态、保持推力，确保运行方式的稳定性。

3 發展趋势
近些年，我国科学技术不断更新进步，多种应用卫星的出现，对轨道控制的精度提出了更高的要求。

经过科学家的努力，研发出了一种新型的推进技术：电推进，该技术具有高比冲的优势，受到了多数发达国家的认可。

要想看一颗卫星是否达标，就要从系统质量、使用寿命及其载荷方面来衡量。

电推进系统的工程应用，不仅可以节约推进剂、提高寿命，对于未来的深空探测任务以及电推进技术的发展也具有重要的意义。

我国进行电推进的研究已经有三十多年的历史，其中五院510所和八院801所近年来开展了工程样机的研制，已经取得了一定进展，目前主要性能指标已经接近或达到国际先进水平，具备了进行工程应用的基本条件。

而电推进系统要投入工程应用，除了需要开展电推力器或电推进系统本身的研究以外，还需要对电推进的应用技术开展研究，主要是对应用电推进系统以后，对整星的布局、控制方案、能源、结构、热控、可靠性等各方面带来的影响以及应对方案，从而为我国下一步电推进系统的工程应用工作提供参考。

4 结束语
综上所述，从世界范围来分析，航天技术日益完善，与此同时航天任务也日趋复杂，不仅需要高精度的轨道控制，还需要航天器具备良好的机动性和自主性。

由此可见，我国必须致力于提高军用卫星的自主轨道控制能力，在降低地面依赖的同时，确保卫星的安全性与保密性，使其不受其他因素干扰。

在未来的发展中，广大科研工作者要以自主导航和控制为导向，持续完善航天器轨道控制技术，推动我国航天事业朝着更好的方向发展。