深度剖析：太阳立体检测任务的控制系统设计
2024-01-23 中医诊断
大环境目前比较有代表官能的同月亮测定训练任务主要有：东南面系统之外观设计实证阶段的“夸父”原先与同月亮极轨无线和光波扫描巡天原先(solar polar orbit radio telescope, SPORT),东南面工程实施阶段的先进同月亮天文台原先(advanced space-based solar observatory, ASOS),以及从未急于试射的“夙和号”同月亮测定文学艺术试验探测器.这些训练任务之前，大多引入的地球极轨而非同月亮黑子右方更加好的L4/L5点，只能付诸同月亮耀斑和色球层颗粒抛射的全面性立体测定.
此之外，国内外也有人类学家学术研究了L4/L5点同月亮人造探测器的转到径向转到移手段和获益，并注意到了人造探测器的之前一直设想.
2.1 夸父原先“夸父”原先，即内部空间尤卡坦半岛、冰山和内部空间天气状况测定原先，由一颗坐落日地L1点的KuaFu-A探测器和两颗沿的地球大球面极轨下式飞引的KuaFu-B1、KuaFu-B2探测器均是由，可用出现异常由于同月亮举办活动而导致的日地内部空间环中境变异并作,在很大周围内内付诸同月亮色球层颗粒抛射的不间断同月亮黑子.
2.2 SPORT原先SPORT原先是从同月亮极轨俯视黄道四面引深空同月亮风的扫描同月亮黑子原先.同月亮极轨转到径向倾斜角为89.96°,金星星较低度0.52AU,远日点较低度5.4AU,转到径向时间段分之一5年,菱形视场大于34°.它拟并用无线和光波扫描仪和日球层宽视场光学分光镜，对引深空之前传扬的色球层抛射颗粒(ICME)从色球层到接近1AU的下行开展不间断同月亮黑子，学术研究其在传扬方向上的形态学、演进过程及其规律，并对其可能对的地球内部空间诱发的阻碍开展克劳德特和预测.
2.3 ASO-S原先ASO-S原先是大环境第一个获得核准工程项目的同月亮内部空间测定探测器训练任务，将在较低度720 km、倾斜角98.2°的同月亮连动转到径向上同月亮黑子同月亮磁场、同月亮耀斑和色球层颗粒抛射，可用学术研究三者的起乃是地以及可能不存在的亲密关系.探测器引入三径向保持稳定稳定身姿支配手段，网络服务的身姿看成清晰度为0.01°,保持稳定稳定官能为0.000 5(°)/s.北极星星自身配置同月亮导引镜稳像系统之外观设计，身姿看成清晰度比起10″,通宵四面矢量磁像仪(full-disk vector magnetograph, FMG)的保持稳定稳定官能为0.25″/30 s.ASO-S原先预料在2022年底具备试射情况下，之外观设计更长不少于4年.
2.4 夙和号2021年10同月，大环境首颗同月亮测定文学艺术试验探测器“夙和号”急于试射.它将在国际上首次付诸同月亮Hα波段光谱扫描的内部空间测定.“夙和号”探测器之外观设计更长3年，在较低度517 km、倾斜角98°的同月亮连动转到径向上付诸24 h对同月亮不间断同月亮黑子.
3 人造探测器支配系统之外观设计可引官能之外观设计如前所述，环中黄道四面L4和L5点人造探测器并能对同月亮赤道四面垂直景物不间断同月亮黑子，学术研究同月亮磁场时间段诱发有助于、同月亮举办活动有助于等科学难题.同时，L4和L5点只能从很好的内部空间着重不间断出现异常日地各别上同月亮举办活动的传扬和形态学，如期同月亮黑子到同月亮举办活动的迹象，从而熟悉认知同月亮举办活动对的地球内部空间环中境与航天系统之外观设计的阻碍，为内部空间天气状况预测这两项杰出成就.同月亮极轨人造探测器并能同月亮磁层较低倾斜角、较低所见所闻率同月亮黑子，揭示同月亮举办活动时间段和较低速同月亮风起乃是地谜样.
本文明确指出一种同月亮立体测定训练任务的初步可引官能，引入4颗人造探测器，即在日地L4和L5点的Halo转到径向上各布局一颗人造探测器A1与A2,在同月亮极轨布局两颗下式飞引的人造探测器S1与S2.黄道四面内的人造探测器A1与A2,北极星星对通宵四面扫描，做到360°景物扫描需要；黄道四面之外的人造探测器S1与S2并用极轨转到径向着重优势从黄道四面的上/下方山岗同月亮黑子日地内部空间能量颗粒的传输和形态学，对的地球内部空间天气状况及日球层的阻碍这两项准确预测；人造探测器A1与A2具备大于70°的菱形视场，只能对日地各别无缝覆盖同月亮黑子；这4颗人造探测器并能同月亮的全面性立体测定.人造探测器可内置分光镜、无线和光波巡天等同月亮举办活动测定航天器，北极星星自身可内置稳像系统之外观设计，付诸较低清晰度的身姿保持稳定稳定要求.
3.1 支配系统之外观设计效率要求为翻倍人造探测器的情况下支配要求，支配系统之外观设计应该做到的加权要求为：三径向身姿看成清晰度10″(3σ)、三径向身姿看成保持稳定稳定官能0.000 3(°)/s(3σ)、全向看成清晰度0.08°(3σ).
3.2 支配系统之外观设计内置人造探测器支配系统之外观设计由星星适于于装置、加速度计、十六进制同月亮适于于装置、同月亮导引镜、光纤、自旋轮、赛艇涡轮机构、返回地面发动机与10N扭矩装置以及之前心支配一组等均是由.人造探测器内置两块同月亮赛艇，单径向涡轮；较低增益全向为双径向涡轮.慎重考虑深空测定的长更长需要，返回地面发动机付诸转到移转到径向之前途变更加以及只能Halo转到径向的捕捉到，10N扭矩装置付诸身姿支配、平动点转到径向支配以及自旋轮进港.
人造探测器引入三径向保持稳定稳定身姿支配手段，北极星星自身内置稳像系统之外观设计.
3.3 支配装置之外观设计对日情况下模式基于同月亮导引镜/星星适于于装置+的组合滤波装置定姿，三径向无视主动轮控，支配装置基于PID+滤波装置装置手段，保证身姿看成和身姿保持稳定稳定官能，之外观设计匹配做到一定的保持稳定稳定官能裕度.
3.4 平动点转到径向支配策略性之外观设计虽然L4和L5是保持稳定稳定的平动点，但由于内部空间各种摄动乃是的不存在，列车运引在其临近的人造探测器须要举办举办活动的开展转到径向保持稳定.选定只能Halo转到径向后，在人造探测器列车运引过程之前将其支配在只能转到径向临近.可以引入两种转到径向支配手段：一种是时长支配，即每隔一段时长对人造探测器支配一次；另一种是右方支配，即每当人造探测器与只能转到径向偏移相距超过而无须实体化的周围内时支配一次.由于在L4和L5点临近列车运引的人造探测器，只可用同月亮同月亮黑子，对右方清晰度要求可必要放宽，引入时长支配更加利于工程付诸.转到径向支配之前，根据扭矩装置喷气手段的相异，又可可分定时绕过(化学绕过)和不间断小扭矩绕过两种手段.
平动点转到径向支配策略性，可可用星星上先决情况下开展Halo转到径向保持稳定，还可可用的地球到L4点/L5点的转到移转到径向之前途变更加.
4 高效率验证针对明确指出的身姿与转到径向支配初步可引官能，开展高效率比对，验证三径向身姿看成清晰度、看成保持稳定稳定官能以及全向看成清晰度等最重要加权的完全符合官能.
(1)身姿支配高效率常为果人造探测器转到动惯量：Ixx=1 100 kg·m2,Iyy=690 kg·m2,Izz=700 kg·m2.
适于于装置校准清晰度：同月亮导引镜收放和偏航清晰度3″(3σ),星星敏光径向看成清晰度3″(3σ),常值翻转到1(°)/h, 随机翻转到0.01(°)/h(1σ).
初始身姿：[0.01°,0.01°,0.01°],初始运动速度为[0.001(°)/s, 0.001(°)/s, 0.001(°)/s].
支配清晰度要求：身姿看成清晰度比起10″(3σ),看成保持稳定稳定官能比起0.000 3(°)/s(3σ),全向看成清晰度比起0.08°(3σ)
可以显现出，三径向身姿看成清晰度比起10″,三径向身姿看成保持稳定稳定官能比起0.000 3(°)/s, 三径向全向看成清晰度比起0.08°,做到加权要求.
(2)转到径向支配高效率常为果选择一条环中绕L4点的只能转到径向，转到径向时间段分之一一年，该条转到径向具备初始升空偏差(三径向右方偏差100 km、三径向速度偏差0.1 m/s)时列车运引10年的转到径向.可以显现出，转到径向的翻转到物理现象并不极其情况严重.因此，对人造探测器的右方清晰度要求不是较低的话，可以在极短一段时长内不开展转到径向支配.
如果内部空间测定要求人造探测器的右方保持稳定在只能转到径向临近而不出现较多周围内的转到径向翻转到，那么须要开展转到径向支配.对于上述只能转到径向，每182.5天施加一次轨控，10年轨控能量消耗分之一0.35 m/s,可以显现出，施加轨控后，人造探测器基本保持稳定在只能转到径向临近，没有出现较多周围内的转到径向翻转到.
5 常为 论本文在国内外之外同月亮测定训练任务国家有关比对的基础上，明确指出了一种在日地L4和L5点以及同月亮极轨布局4颗人造探测器的同月亮测定构想，注意到了身姿支配与转到径向支配初步可引官能.高效率常为果表明，人造探测器三径向身姿看成清晰度比起10",三径向身姿看成保持稳定稳定官能比起0.000 3(°)/s, 可以做到同月亮立体测定训练任务较低清晰度较低保持稳定稳定官能的对日看成需要.明确指出的基于时长支配的平动点转到径向支配策略性，10年轨控能量消耗非常大，如果对人造探测器的右方清晰度要求不是较低的话，可以在极短一段时长内不开展转到径向支配.该可引官能对大环境今后的同月亮立体测定训练任务有一定的前瞻官能.
注释
[1] 张正正.白光分光镜杂散光抑制作用的最重要技术学术研究[D].济南：济南科技学院，2015.ZHANG Z Z.Research of the key techniques of white light coronagraph[D].Shenyang:Shenyang Ligong University,2015.
[2] FELICI F,DOMINGO V.SOHO,an international success[C]//The 47th International Astronautical Congress.Beijing:Chinese Society of Astronautics,1996.
[3] VOURLIDAS A,HOWARD R,KO Y K,et al.Mission to the Sun-Earth L5 Lagrangian point:an optimal platform for heliophysics and space weather research[J].Space Weather,2015,13(4):197-201.
[4] KAISER M L.The STEREO mission:an overview[J].Advances in Space Research,2005,36(8):1483-1488.
[5] KAISER M L,KUCERA T A,DAVILA J M,et al.The STEREO mission:an introduction[J].Space Science Reviews,2008,136 (1-4):5-16.
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