我的老师是学霸

    但一旦制动量过大的话，那后果会更加严重。

    因为探测器会直接撞击向月球

    所以，需要顾律去准确的衡量好其中的一个度。

    幸好，他们这个项目是嫦娥四号探月项目，而不是嫦娥一号。

    顾律有很多经验可以借鉴。

    顾律抽过一摞草稿纸，在上面写写画画。

    得出一串数据后，顾律利用atib建立模型模拟。

    而后，顾律得出一个结果。

    “7500n发动机”

    顾律在草稿纸上将这个数字圈起来。

    在顾律的缜密计算后，得出整个近月制动的全过程

    在嫦娥四号探测器距离月球850公里时，开始近月制动。

    近月制动采用7500n变推力发动机。

    近月制动过程将持续290秒。

    制动完成后，嫦娥四号探测器将被月球捕获，成功进入100k400k环月椭圆轨道。

    这就是整个近月制动的过程。

    这一过程并不复杂，简单来说就是将探测器减速并推进预设轨道。

    顾律在电脑上模拟了一遍，将整个轨道图绘制下来。

    第三个阶段，绕月飞行。

    绕月飞行环节是最简单的一个部分，指的是嫦娥四号探测器在环绕100k400k环月椭圆轨道运行的过程。

    该环月椭圆轨道的近月点是100公里，远月点是400公里。

    只需要明确这两个数据，绘制简单的轨道图就ok了。

    这部分工作简单到只要稍微有点高中物理基础的人都可以轻松做到。

    那么，到目前为止，顾律第一大部分的工作算是基本完成了。

    嫦娥四号探测器从地球升空后，直至进入环月椭圆轨道，整个的运行轨道被顾律轻松绘制出来。

    其实，这部分的工作根本不需要出手。

    吴征随便找个数学家，甚至找个稍微懂点物理的博士生过来，都可以轻松把这张轨道图轻松画出来。

    这部分内容的工作，只是顺带的而已。

    真正需要顾律费不少功夫去弄的，是整个落月阶段各项参数和轨道的设置。

    落月阶段，指的是探测器从环月椭圆轨道降落到月球表面的过程。

    同样是整个探月计划最核心，难度最高的环节。

    在最开始，嫦娥四号探测器应该是在近月点为100公里，远月点为400公里的环月椭圆轨道上进行环月飞行。

    然后实施降轨控制，使嫦娥四号探测器进入近月点高度约15公里、远月点高度约100公里的预定月球背面着陆准备轨道。

    这只是一个开始。

    在嫦娥四号进入着陆准备轨道后，需要在月球背面的近月点进行动力下降。

    整个动力下降过程又会分为6个阶段，分别是主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速下降段。

    六个阶段，那就意味着需要六套不同的系统参数。

    顾律需要一个个来计算。

    这需要相当庞大的计算工作量。

    顾律轻叹了口气，活动活动了手指，握紧笔开始工作。

    首先，是第一阶段的主减速段。

    顾律根据吴征数据中的嫦娥四号构型特点，在此基础上建立了小型月球探测器的导航、制导与控制系统工作模型和质心、姿态动力学模型。

    模型中考虑了各个发动机推力偏心、偏斜产生的影响，并考虑了gnc系统离散的工作特性。

    然后，对末端水平速度约束条件下的主减速段制导律进行了研究。

    利用开普勒轨道的轨道参数与末端运动参数的对应关系，将末端运动参数约束转化为轨道参数约束，从而将轨迹规划问题转化为有限推力变轨问题，进而通过最小二乘修正方法得到制导律。

    接下来，对末端高度约束条件下的主减速段制导律进行了研究。

    随后，建立制导惯性极坐标系下的动力学方程，将目标约束量作为状态量，使用伪谱法可以方便地求出一些参数的数值。

    在此基础上，针对给定发动机的配置，研究了主减速段航程的取值范围，并研究该范围内的轨道特性，以四元数作为参数，并引入偏差四元数，构造拟欧拉角以消除目标姿态的双值性，并利用摄动双积分系统的时间最优控制设计了姿态控制，尝试得出一个最优控制解。

    这样，关于主减速段的数据便全部得出来了。

    什么时候进入这一阶段，发动力采用多大的动力，推力角度是多少度，制动时间是多久。

    这些数值在顾律通过复杂的计算后全部得出。

    然而，这是个六个阶段中的第一阶段。

    这就用去了顾律一个多小时的时间。

    后面还有另外五个阶段，同样是相当的复杂。

    “继续肝吧”

    顾律抬头瞅了一眼挂表上的时间，已经是晚上七点多。

    顾律没有去吃晚饭的心思，直接磕了一瓶疲劳药剂后，继续开始接着肝。

    按照目前这个速度，他恐怕是要通宵了。




第三百七十四章 确定落点
    第三百七十四章

    探测器要想在月球背面软着陆，远远比在月球正面难得多。

    其中一个是信号问题。

    在月球的背面，是接收不到地球传来的无线信号的。

    因此，华国国家航天局早在今年年初的时候，向地月拉格朗日2点发射了一颗中继星鹊桥号。

    用来保持地球控制中心和嫦娥四号探测器的通信。

    但这存在一定的延迟。

    就导致，嫦娥四号探测器在落月阶段时，位于地球控制中心的技术人员，无法根据实施情况操控探测器的降落轨道。

    这完全相当于盲降。

    技术难度比之可以实时操控的降落过程，要难上不止一个档次。

    这需要顾律将每一个参数调控到无比精准。

    最低要求，是至少精确到小数点后五位。

    因为可能几毫秒的差距，或许都会造成降落失败，或者距离预计落点偏移不少距离。

    这对顾律的要求极高。

    然而，无限信号无法实时传输是难点之一。

    但在月球背面实现软着陆还存在另外一个难题。

    那就是寻找到一块探测器的理想着陆点。

    虽然月球正面也是山峰林立，但地势相对平坦，可供探测器着陆，此前人类发射的许多探测器和宇航员登月都选择了这些地方。

    但月球背面却布满了沟壑、峡谷、火山口和悬崖，很难找到一块软着陆的理想地点。

    这同样是个相当折磨人的问题。

    顾律在一摞文件中抽出那张由数位科学家绘制的月球背面地形图，皱着眉头研究起来。

    一个个有可能被当做着落点的区域被顾律用红笔圈注起来。

    接着，顾律又利用这边研究基地的大数据，综合分析月球背面的土壤特性、环境特性及不确定性、元素分布等情况，进行多轮筛选和迭代。

    这个工作的繁琐程度丝毫不亚于落月六阶段的参数计算。

    因为这对顾律的眼力是相当艰难的一个考验。

    最后，眼睛又酸又涨的顾律，终于在月球背面崎岖复杂的地形中，选择出整体平坦程度与嫦娥三号虹湾地区相近的主、备两个着陆区，最大程度地提高了着陆的可靠性和安全性。

    如果一切顺利的话，嫦娥四号将降落在月球背面南极艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑内。

    冯卡门撞击坑位于sa盆地的中部，直径约186k，中心坐标为。

    顾律选择这个盆地作为着落点是有着更深层次意义的。

    sa盆地被认为是太阳系内最大、最古老的撞击坑，保存了原始月壳的岩石。

    同时，sa盆地深达13公里，是月球上最深的撞击盆地，这意味着当年的撞击事件很可能会挖出月壳深处甚至月幔的物质，这些或将成为人类研究月球内部成分的“钥匙”。

    一旦嫦娥四号探测器在这片区域有所发现，那对于华国完全征求月球的步伐，或许会更加促进一步

    深夜。

    整个研究基地内大部分房间内的灯早已熄灭。

    但顾律那间办公室内，灯光一直亮到了第二日的清晨。

    次日。

    清晨六点半。

    吴征洗涮完毕后，一边活动着身体一边准备去食堂吃早餐。

    像是突然想到了什么，吴征掉了个头，回到研究人员的住宿区域。

    咚咚咚

    吴征来到昨天安排被顾律的卧室，敲了敲门。

    “顾教授，醒了吗，一起去吃个早餐吧”

    没人回应。

    吴征又敲了敲门，还是没人回应。

    “难道还没醒。”

    吴征摇摇头，转身离开。

    从住宿区到食堂是要路过顾律所在的那片办公区域的。

    于是，在路过顾律所在的办公室时，吴征敏锐的察觉到办公室内的灯还是亮着的。

    吴征以为顾律昨天晚上走的太匆忙了，忘记了关灯，于是便准备进去把灯关上。

    但让吴征愣了一下的是，办公室的门根本没被锁上，他一拧就开。

    刹那间，吴征脑海里闪过一种猜测。

    不会吧

    吴征有点不太相信那个猜测会是真的。

    但推开门后，吴征还是见到了顾律那熟悉的身影，正头发略显凌乱的趴在一摞草稿纸上，认真的演算着公式。

    吴征怔了一下。

    顾律当然听到了开门的声响。

    在草稿纸上列下最后一个公式，用笔重重的将得出的那个数字圈起来。

    顾律抬头，视线落在吴征身上，然后嘴角咧开一抹笑容。

    “吴总工，你来得正好，探测器轨道和落月阶段的调姿和变轨参数，我已经全部算出来了”

    “幸不辱命”

    吴征望着顾律那满是疲惫神色的面庞，以及脸上那丝毫不掺杂任何多余情绪的开心笑容，嗓子眼不知道被什么东西堵住了。

    “顾教授，你你一晚上没回去睡觉。”吴征沙哑着声音问。

    顾律顶着一双黑眼圈，语气随意的开口说道，“嗯，正所谓一鼓作气，再而衰，三而竭。我就趁着势头正盛，一口气把所有的东西都弄完了。”

    “那你的身体”

    “我还年轻，扛得住，再者说，我们身为科研人员的，哪有不通宵熬夜的。”顾律摆摆手。

    吴征听完默然。

    确实，身为科研人员，确实是相当苦逼的。

    进入嫦娥四号项目组这四年多的时间，吴征通宵的次数不少于二十次。

    并且，吴征还达成过三天只睡三小时的成就。

    只是

    顾律只是一位被叫过来帮忙的数学家，还让顾律通宵的话，吴征内心实在是过意不去。

    当然，同时还有满满的感动。

    吴征没想到，顾律身为一个局外人，会对嫦娥四号这个项目如此的拼命。

    果然，父亲对顾律的褒奖和赞誉，并不是没有道理的。

    吴征这边正在思绪万千的时候，顾律把运算得出的各种数据全部拷贝到u盘里。

    顾律起身，身体晃了一晃，走到吴征面前，把u盘递到吴征手里。

    “吴总工，这里面就是探测器的运行轨道以及落月各阶段的调姿变轨参数，我建议可以立刻利用超算进行落月模拟。”顾律语气严肃开口。

    吴征点点头，脸上浮现笑意，“行，那既然如此，我们马上就”

    吴征话还未说完，就听到旁边顾律肚子咕咕叫的声音。

    顾律摸摸肚子，老脸一红。

    “看你这劲头，昨天的晚饭应该都没吃吧。落月模拟的事情待会儿再说，我先带你去吃顿饭，补充补充营养”吴征哈哈一笑，拍拍顾律的肩膀。