xvi
Contents
6 Power Technology of Lunar Lander . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
6.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
6.2
Status of Power Supply Technology Development . . . . . . . . . . . . 200
6.3
Mission Requirements and Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
6.3.1
Functional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
6.3.2
Performance Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
6.3.3
Mission Characteristics and Analysis . . . . . . . . . . . . . . 204
6.4
Design Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
6.4.1
Design Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
6.4.2
Illumination Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
6.4.3
Lightweight Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
6.4.4
Analysis of Space Environmental Effects . . . . . . . . . . . 211
6.4.5
Energy Balance Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
6.4.6
Analysis of Power System Architecture . . . . . . . . . . . . 214
6.5
Typical Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
6.5.1
Design of Power Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
6.5.2
Design of Battery Pack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
6.5.3
Design of Solar Cell Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
6.5.4
Design of Hibernation and Awakening
Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
6.5.5
Power Supply Reuse Between Probes . . . . . . . . . . . . . . 218
6.6
Testing and Verification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
6.6.1
Contents of Verification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
6.6.2
Verification of Hibernation and Awakening . . . . . . . . . 221
6.6.3
Verification of Large Incident Angle for Solar
Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
6.6.4
Extreme Temperature Verification of Solar
Cells Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
6.7
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
7 Guidance, Navigation and Control Technology of Lunar
Lander . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
7.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
7.2
Development of GNC Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
7.3
Analysis of Technical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
7.4
Design Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
7.4.1
System Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
7.4.2
Operational Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
7.4.3
Component Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
7.4.4
Software Design [7] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
7.4.5
Autonomous Failure Diagnosis and Handling
Logic Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
7.5
Typical Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
7.5.1
Procedure of GNC Powered Descent Phase [8] . . . . . . 245
Contents
6 Power Technology of Lunar Lander . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
6.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
6.2
Status of Power Supply Technology Development . . . . . . . . . . . . 200
6.3
Mission Requirements and Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
6.3.1
Functional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
6.3.2
Performance Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
6.3.3
Mission Characteristics and Analysis . . . . . . . . . . . . . . 204
6.4
Design Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
6.4.1
Design Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
6.4.2
Illumination Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
6.4.3
Lightweight Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
6.4.4
Analysis of Space Environmental Effects . . . . . . . . . . . 211
6.4.5
Energy Balance Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
6.4.6
Analysis of Power System Architecture . . . . . . . . . . . . 214
6.5
Typical Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
6.5.1
Design of Power Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
6.5.2
Design of Battery Pack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
6.5.3
Design of Solar Cell Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
6.5.4
Design of Hibernation and Awakening
Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
6.5.5
Power Supply Reuse Between Probes . . . . . . . . . . . . . . 218
6.6
Testing and Verification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
6.6.1
Contents of Verification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
6.6.2
Verification of Hibernation and Awakening . . . . . . . . . 221
6.6.3
Verification of Large Incident Angle for Solar
Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
6.6.4
Extreme Temperature Verification of Solar
Cells Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
6.7
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
7 Guidance, Navigation and Control Technology of Lunar
Lander . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
7.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
7.2
Development of GNC Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
7.3
Analysis of Technical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
7.4
Design Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
7.4.1
System Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
7.4.2
Operational Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
7.4.3
Component Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
7.4.4
Software Design [7] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
7.4.5
Autonomous Failure Diagnosis and Handling
Logic Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
7.5
Typical Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
7.5.1
Procedure of GNC Powered Descent Phase [8] . . . . . . 245