引言
深空探测是人类了解地球、太阳系和宇宙，进而考察、勘探和定居太阳系其它天体的第一步。通过深空探测，可以帮助人类研究太阳系及宇宙的起源、演变和现状，进一步认识地球环境的形成和演变，认识空间现象和地球自然系统之间的关系。月球探测作为深空探测的一种，技术日渐成熟。崔晓琛[1]等人对于绕月卫星的软着陆轨道问题，运用天体运动规律构建了物理模型，并利用最优化原理,把软着陆轨道控制问题转化为非线性规划问题，通过正确控制状态改变点来拟定最优控制策略；侯永刚[2]等人提出了利用太阳帆进行大偏心率伴飞卫星轨道控制的方法，伴飞卫星围绕其惯量主轴做角速度恒定的自转，其惯量主轴在惯性系内指向保持不变，进而对轨道进行控制。本文将绕月卫星着陆轨道分为主减速、快速调整、粗避障、精避障四个过程，利用微分方程进行轨道优化处理，进而得出最优轨道设计。
1主减速阶段
在这一阶段嫦娥三号主要主发动机来提供减速动力，对于姿态调整发动机，由于其占整个动力系统的影响微小，因此忽略不计。运用比冲的定义，建立微分方程，对单位时间燃料消耗的公斤数进行积分[3]，所得表达式如下：
其中，R表示月球半径，t1表示到3000m处的时刻，z表示嫦娥三号总耗燃料量，Fi表示在点的发动机推力，表示在3000m处的夹角，表示在i中速度与竖直方向夹角，表示起始时x方向的速度，表示起始时y方向速度，表示在i点的重力加速度，表示在i点嫦娥三号距离月球球心的距离[4]。
最终求得较优解：发动机的推力为2343.8N，在3000m处的夹角为0.523，此过程所需的总时间为0.609s，3000m处水平方向的速度为5.95m/s，竖直方向的速度为56.96m/s，燃料消耗为485.51公斤。通过这样调节控制参数使此阶段达到较优化控制策略。
2快速调整阶段
此时嫦娥三号在3000米至2400米进入快速调整阶段，运用比冲的定义，建立微分方程，对单位时间燃料消耗的公斤数进行积分[5]，所得表达式如下：
表示快速调整后水平方向速度表示快速调整后竖直方向速度，表示快速调整后的角度。
最终求得较优解：快速调整后的竖直方向的速度为53.59m/s，此阶段所经历的时间为2.72s,此阶段的耗油量为22.67kg，所受推力为1638.8N。通过这样调节控制参数使此阶段达到较优化控制策略[6]。
3粗避障段
此时嫦娥三号在2400米高度处进入粗避障阶段，运用比冲的定义，建立微分方程，对单位时间燃料消耗的公斤数进行积分[7]，所得表达式如下：
其中，表示粗避障阶段的末速度；在粗避障阶段，要通过对于图像的识别与处理，生成对于图像高度的拟合图，初步避开这些大岩石和陨石坑区域，使其也成为限制条件。
4结束语
本文通过对绕月卫星软着陆阶段进行分析，设计了优化轨道及控制策略，使其所消耗的燃料达到最少，实现节能高效的目的，从现实和长远来看，对深空的探测和开发具有十分重要的科学和经济意义。
参考文献：
[1]崔晓琛,吴天一,张晓伟等.绕月卫星软着陆最优轨道控制策略分析[J].物理与工程,2016,26(5):89-92.
[2]侯永刚,赵长印,张明江等.利用太阳光压的大偏心率伴飞卫星轨道控制[J].天文学报,2016,57(1):52-65.