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关于共线平动点的特征及其在深空探测中的应用 被引量:11
1
作者 刘林 侯锡云 王海红 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2006年第2期174-182,共9页
系统阐述了小天体运动对应的圆型限制性三体问题共线平动点的强不稳定性特征,以及其附近的条件周期轨道——晕轨道(Halo Orbit)的存在、相应解的构造。这种特殊的轨道形式和共线平动点附近的弱稳定走廊,可分别用于在深空特殊位置附近定... 系统阐述了小天体运动对应的圆型限制性三体问题共线平动点的强不稳定性特征,以及其附近的条件周期轨道——晕轨道(Halo Orbit)的存在、相应解的构造。这种特殊的轨道形式和共线平动点附近的弱稳定走廊,可分别用于在深空特殊位置附近定点有各种科学探测目标的探测器和向节能轨道过渡的通道。 展开更多
关键词 天体力学 共线平动点 航天器轨道力学 深空探测 晕轨道 引力加速
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星际探测借力飞行轨道的混合设计方法研究 被引量:10
2
作者 乔栋 崔平远 徐瑞 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期655-661,共7页
以金星借力探测火星为背景,针对传统借力飞行轨道设计方法中存在的问题,提出了一种星际探测借力飞行轨道的混合设计方法。该方法在分析借力天体特性的基础上,采用等高线图给出可能出现借力参数匹配的区域,提出"软匹配"策略进... 以金星借力探测火星为背景,针对传统借力飞行轨道设计方法中存在的问题,提出了一种星际探测借力飞行轨道的混合设计方法。该方法在分析借力天体特性的基础上,采用等高线图给出可能出现借力参数匹配的区域,提出"软匹配"策略进行轨道拼接,采用混合优化设计方法得到轨道优化设计参数,有效地解决了传统方法对一些满足约束条件转移轨道方案的遗漏问题。本文以2017-2018年金星借力探测火星为例给出了设计结果,设计参数与M.Okutsu给出的一致,同时还得到了该参数区域一个新的借力轨道转移方案。此外,本文还对2010-2018年采用金星借力探测火星的转移轨道进行了研究,给出了金星借力探测火星较好的设计参数区域,这些研究对于未来可能的火星探测任务的设计与规划具有重要的参考意义。 展开更多
关键词 借力飞行 混合设计方法 火星探测 金星借力
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气动-引力辅助转移轨道研究及在星际探测中的应用 被引量:5
3
作者 乔栋 崔祜涛 +1 位作者 崔平远 栾恩杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期541-546,共6页
借力飞行是减小星际探测任务发射能量和总的速度增量的有效途径,然而,借力飞行前后,探测器速度矢量转角的变化往往受到借力星体体积、质量等因素的影响,而不能达到理想的要求。若在借力飞行中引入气动辅助变轨,即气动-引力辅助转移(AGA)... 借力飞行是减小星际探测任务发射能量和总的速度增量的有效途径,然而,借力飞行前后,探测器速度矢量转角的变化往往受到借力星体体积、质量等因素的影响,而不能达到理想的要求。若在借力飞行中引入气动辅助变轨,即气动-引力辅助转移(AGA),则这一问题可以得到有效解决。现通过对AGA转移轨道的分析,给出了AGA转移轨道设计的拼接条件,此拼接条件是对AGA转移轨道进行设计和分析的重要准则。同时还以探测Ivar小行星为例,提出了一种将绘制等高线图和圆锥曲线拼接相结合的设计AGA转移轨道的方法,并给出了设计探测Ivar小行星转移轨道的参数。数值计算表明:AGA转移方法不但可以降低远程星际探测任务的发射能量和总的速度增量,而且可以找到更多的探测机会。 展开更多
关键词 借力飞行 气动-引力辅助转移 轨道拼接条件 轨道设计 小行星探测
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小推力航天器逃离太阳系的引力辅助轨迹设计
4
作者 范子琛 成飞 +2 位作者 李文龙 霍明英 齐乃明 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1032-1039,共8页
针对太阳系边界探测,利用形函数轨迹优化算法快速生成连续小推力航天器引力辅助逃离太阳系的三维轨迹,实现在有限燃料条件下的超远距离探测。通过对比有无引力辅助设计的仿真结果,证明了引力辅助技术在逃离太阳系过程中的有效性。仿真... 针对太阳系边界探测,利用形函数轨迹优化算法快速生成连续小推力航天器引力辅助逃离太阳系的三维轨迹,实现在有限燃料条件下的超远距离探测。通过对比有无引力辅助设计的仿真结果,证明了引力辅助技术在逃离太阳系过程中的有效性。仿真结果表明,基于贝塞尔形函数方法的连续小推力轨迹优化算法可以高效地设计出引力辅助逃离太阳系的合理三维初始轨迹,对于初始探测任务的快速设计和分析具有重要意义。 展开更多
关键词 引力辅助 小推力轨迹设计 逃离太阳系 贝塞尔形函数法
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包含引力辅助变轨的三体Lambert问题求解算法 被引量:6
5
作者 罗钦钦 韩潮 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期679-682,687,共5页
对包含引力辅助变轨的三体Lambert问题提出了一种数值求解算法,分为转移轨道初始设计和终值搜索两部分.采用伪状态理论,通过简单迭代求解高精度的转移轨道初始设计结果,在此基础之上,通过数值积分在更复杂的摄动环境中,计算精确的转移... 对包含引力辅助变轨的三体Lambert问题提出了一种数值求解算法,分为转移轨道初始设计和终值搜索两部分.采用伪状态理论,通过简单迭代求解高精度的转移轨道初始设计结果,在此基础之上,通过数值积分在更复杂的摄动环境中,计算精确的转移轨道和一二阶状态转移矩阵,并利用二阶微分修正算法搜索最终解.经过数值算例检验,这种方法具有较高的效率和鲁棒性,可以有效解决三体系统中引力辅助转移轨道的高敏感性问题. 展开更多
关键词 引力辅助 三体系统 Lambert问题 伪状态 微分修正
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深空探测器多次引力辅助转移轨道全局搜索 被引量:5
6
作者 谭高威 高扬 杨新 《航天器工程》 2012年第2期18-27,共10页
介绍行星引力辅助近似模型,包括近行星点无动力和有动力两种方式;采用开普勒轨道拼接法与双脉冲Lambert算法,建立多次引力辅助转移轨道的参数优化模型;通过广度优先搜索算法对引力辅助行星序列进行穷举,对发射窗口和天体间转移时间进行... 介绍行星引力辅助近似模型,包括近行星点无动力和有动力两种方式;采用开普勒轨道拼接法与双脉冲Lambert算法,建立多次引力辅助转移轨道的参数优化模型;通过广度优先搜索算法对引力辅助行星序列进行穷举,对发射窗口和天体间转移时间进行离散化网格搜索,每一步网格搜索后均采用合理的定界剪枝方法,减少后续计算量。这种全局搜索方法不需要提前指定引力辅助行星序列,并可得到对应不同飞行时间以及不同引力辅助次数的搜索结果,获得若干多天体引力辅助转移轨道初步结果,为进一步局部优化设计奠定基础。文章给出几组全局搜索算例,得到从地球到火星、木星和土星的多次引力辅助转移轨道,验证了全局搜索方法的有效性。 展开更多
关键词 深空探测 引力辅助 Lambert算法 参数优化 广度优先搜索 定界剪枝
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星际探测太阳帆行星和太阳借力轨道全局优化 被引量:4
7
作者 钱航 郑建华 +3 位作者 李明涛 李晖 高东 于锡峥 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期137-142,共6页
以太阳帆在20年内飞行至距离太阳200 AU以远进行星际探测为目标,研究太阳帆通过行星借力和太阳借力的轨道全局优化问题。建立太阳帆时间最优转移轨道数学模型,分析行星借力和太阳借力的约束条件,并用这些约束条件构造目标函数,从而将轨... 以太阳帆在20年内飞行至距离太阳200 AU以远进行星际探测为目标,研究太阳帆通过行星借力和太阳借力的轨道全局优化问题。建立太阳帆时间最优转移轨道数学模型,分析行星借力和太阳借力的约束条件,并用这些约束条件构造目标函数,从而将轨道优化的四点边值问题转化为求解无约束条件下的多变量优化问题。通过选取合理的约束权重,采用遗传算法获得大范围的粗略解,代入到序列二次规划算法中获得高精度解。仿真结果表明,虽然太阳帆通过太阳借力已获得相当大的加速度,但加上木星借力仍然可以节省相当多的飞行时间。提出的轨道优化思路,可以为太阳系逃逸任务轨道初步设计提供参考。 展开更多
关键词 星际探测 太阳帆 引力辅助 太阳光压辅助 轨道全局优化
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基于脉冲机动的引力辅助深空探测轨道设计 被引量:4
8
作者 侯艳伟 岳晓奎 张莹 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期491-496,共6页
以借助金星引力的火星探测器轨道设计为背景,针对借力前后可能存在的速度不匹配问题,提出了一种施加脉冲机动的解决方式。首先以借力飞行的基本理论为基础,推导了施加脉冲的实现过程。其次,探讨了基于等高线图的引力辅助轨道设计方法,... 以借助金星引力的火星探测器轨道设计为背景,针对借力前后可能存在的速度不匹配问题,提出了一种施加脉冲机动的解决方式。首先以借力飞行的基本理论为基础,推导了施加脉冲的实现过程。其次,探讨了基于等高线图的引力辅助轨道设计方法,当速度不匹配时,不存在无动力的借力飞行,针对可能发生的速度不匹配的情况,文章采用在引力辅助过程完成之后,施加脉冲,提高探测器的速度,实现了速度不匹配的借力飞行情况。最后研究了遗传算法在引力辅助轨道设计中的应用,以金星借力的火星探测轨道为例,同样在无动力的引力辅助不满足要求的情况下,研究了基于遗传算法的引力辅助轨道优化设计流程,得出与等高线图法基本一致的结果。对两种方法的结果进行比较分析,验证了施加脉冲机动的方法在引力辅助轨道设计中的适用性。 展开更多
关键词 引力辅助 遗传算法 脉冲机动 等高线图
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国外木星系环绕飞行任务规划研究 被引量:3
9
作者 董捷 孟林智 +1 位作者 赵洋 马继楠 《航天器工程》 北大核心 2015年第3期85-92,共8页
调研了国外3项典型的木星系环绕任务(伽利略号、朱诺号和木星冰卫星探测器(JUICE)),归纳总结了行星借力飞行、利用天体摄动演化轨道、高精度导航、限制近木点高度以及利用飞越实现任务拓展等任务规划方法。最后,提出了我国木星系环绕探... 调研了国外3项典型的木星系环绕任务(伽利略号、朱诺号和木星冰卫星探测器(JUICE)),归纳总结了行星借力飞行、利用天体摄动演化轨道、高精度导航、限制近木点高度以及利用飞越实现任务拓展等任务规划方法。最后,提出了我国木星系环绕探测任务规划的初步设想,即以木星和木卫二为主要探测目标,采用金星-地球-地球的地木转移借力序列,以及基于木卫二、木卫三和木卫四借力方式开展木星系探测任务规划,实现飞掠、环绕和穿透多种方式的木星系探测任务。 展开更多
关键词 木星系 借力飞行 飞行任务规划 导航
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木星系探测及行星穿越任务轨迹初步设计 被引量:3
10
作者 陈诗雨 杨洪伟 宝音贺西 《深空探测学报》 2019年第2期189-194,共6页
基于我国未来木星系探测任务需求,初步设计了任务轨迹。以目前的发射能力,要实现木星的环绕探测必将利用行星借力,需设计借力轨迹。首先将脉冲变轨的轨迹设计问题转化为参数优化问题,在满足2029-2032年间发射并且飞行时间不超过7年的约... 基于我国未来木星系探测任务需求,初步设计了任务轨迹。以目前的发射能力,要实现木星的环绕探测必将利用行星借力,需设计借力轨迹。首先将脉冲变轨的轨迹设计问题转化为参数优化问题,在满足2029-2032年间发射并且飞行时间不超过7年的约束条件下,使用PSO算法对发射时刻、借力时刻、深空机动时刻、到达时刻等参数进行优化,使得探测器需提供的总速度增量最小。探测器进入木星系后,利用木卫3借力捕获至环木大椭圆轨道,又利用木卫4构造共振借力,最终捕获至木卫4的环绕轨道。在此基础上,还考虑了天王星飞越的拓展任务,天王星探测器在到达木星时与木星系探测器分离,利用木星借力可无消耗飞往天王星,并在2043年完成天王星的飞越探测任务。 展开更多
关键词 木星探测任务 借力飞行 轨迹设计
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Interplanetary transfers employing invariant manifolds and gravity assist between periodic orbits 被引量:3
11
作者 WANG Shuai SHANG HaiBin WU WeiRen 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2013年第7期786-794,共9页
The interest in the periodic orbits of the restricted three-body problem continues to grow for their significant practical application.This paper focuses on the interplanetary transfers between periodic orbits of two ... The interest in the periodic orbits of the restricted three-body problem continues to grow for their significant practical application.This paper focuses on the interplanetary transfers between periodic orbits of two different three-body systems,whose invariant manifolds have no intersection in phase space.A novel design method is proposed to obtain the optimal transfer employing the invariant manifolds and planetary gravity assist.The periapsis Poincare map is used to analyze the periapsides of invariant manifolds.On the basis of hyperbola approximation,the impulses performed on the periapsis of invariant manifolds are calculated with a simple iterative algorithm.The propellant-efficient escape and capture trajectories can be found by comparing the impulses magnitudes corresponding to different invariant manifolds,which can provide the appropriate initial guess for optimization.Further,the trajectory design is formulated as an unconstrained optimization problem under the perturbed restricted three-body model.An efficient algorithm combining simplex method and differential correction is adopted to obtain the optimal solution.The validity of the proposed approach is demonstrated through several interplanetary low energy transfer trajectories. 展开更多
关键词 不变流形 周期轨道 行星引力 行星际 传输 无约束优化问题 限制性三体问题 迭代算法
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Low-thrust trajectory optimization in a full ephemeris model 被引量:1
12
作者 Xing-Shan Cai Yang Chen Jun-Feng Li 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第5期615-627,共13页
The low-thrust trajectory optimization with complicated constraints must be considered in practical engineering. In most literature, this problem is simplified into a two-body model in which the spacecraft is subject ... The low-thrust trajectory optimization with complicated constraints must be considered in practical engineering. In most literature, this problem is simplified into a two-body model in which the spacecraft is subject to the gravitational force at the center of mass and the spacecraft's own electric propulsion only, and the gravity assist (GA) is modeled as an instantaneous velocity increment. This paper presents a method to solve the fuel-optimal problem of low-thrust trajectory with complicated constraints in a full ephemeris model, which is closer to practical engineering conditions. First, it introduces various perturbations, including a third body's gravity, the nonspherical perturbation and the solar radiation pressure in a dynamic equation. Second, it builds two types of equivalent inner constraints to describe the GA. At the same time, the present paper applies a series of techniques, such as a homotopic approach, to enhance the possibility of convergence of the global optimal solution. 展开更多
关键词 LOW-THRUST Full ephemeris model gravity assist
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地月系L_1点的月球借力间接转移轨道设计 被引量:2
13
作者 辛晓生 侯锡云 刘林 《飞行器测控学报》 CSCD 2014年第1期65-70,共6页
针对地月系L1点(LL1)的轨道转移问题,在平面圆型限制性三体问题模型下,提出了利用月球借力的间接转移设计方法。转移设计分为地月转移轨道段和月球至LL1流形段。首先,通过改变LL1点初始机动速度,逆向积分LL1点的拟流形,以寻找初始速度... 针对地月系L1点(LL1)的轨道转移问题,在平面圆型限制性三体问题模型下,提出了利用月球借力的间接转移设计方法。转移设计分为地月转移轨道段和月球至LL1流形段。首先,通过改变LL1点初始机动速度,逆向积分LL1点的拟流形,以寻找初始速度、月心会合坐标系下的轨道高度和相位角这三者之间的关系,确定月球—LL1流形段微分改正的初始条件。然后,借助地月系不同转移时间的霍曼转移轨道所对应的近月点高度和相位角的关系,获得使2段转移在近月点相拼接的地月转移轨道段。这种设计方法给出了一系列LL1点间接转移轨道,将此设计结果与其他文献中的转移设计方法进行比较,此间接转移轨道比低能量转移轨道节省时间,比直接转移轨道节约能量。 展开更多
关键词 地月系 平动点 引力加速 转移轨道
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重力辅助和模拟零速修正的手机航向修正方法 被引量:2
14
作者 曾庆化 曾世杰 +3 位作者 刘建业 陈锐志 孟骞 王敬贤 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期289-294,共6页
基于计步的传统航位推算的手机导航方法要求手机保持相对人体固定位置以保证航向的准确性,该要求严重影响了用户体验。针对行人的手机姿态改变和高精度定位的行人导航需求,提出了一种重力辅助和模拟零速修正的航向补偿方法。手机姿态发... 基于计步的传统航位推算的手机导航方法要求手机保持相对人体固定位置以保证航向的准确性,该要求严重影响了用户体验。针对行人的手机姿态改变和高精度定位的行人导航需求,提出了一种重力辅助和模拟零速修正的航向补偿方法。手机姿态发生改变时候的航向角度补偿可以采用手机重力计输出数据进行辅助判断;通常脚部捆绑式惯性导航定位中采用的航位推算技术无法应用于行人手持的手机,所以不具备零速修正算法的基本条件,为此提出了一种应用于行人手持手机的模拟零速修正算法,通过检测行人步态,采用卡尔曼滤波有效抑制了手机的航向发散。行人的综合行走实验结果表明,基于重力辅助和模拟零速修正的手机航向修正方法,能够自主判断并补偿由于手机使用方式改变造成的航向误差,在行走196m距离的情况下,行走误差仅有1.2%,有效提高了行人定位精度。 展开更多
关键词 重力辅助 模拟零速修正 手机导航 航迹推算
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载人火星探测任务方案构想 被引量:2
15
作者 朱新波 谢华 +1 位作者 徐亮 陆希 《上海航天》 2014年第1期22-28,共7页
提出了一种我国2030年代载人火星探测任务实施方案的构想。通过分批式提前部署方式,分别按货运、载人两个阶段实施对我国载人登火并对火星探测。其中,载人阶段在返回地球时可利用金星借力的方式以缩短整个载人任务周期。利用重型运载和... 提出了一种我国2030年代载人火星探测任务实施方案的构想。通过分批式提前部署方式,分别按货运、载人两个阶段实施对我国载人登火并对火星探测。其中,载人阶段在返回地球时可利用金星借力的方式以缩短整个载人任务周期。利用重型运载和长征五号运载火箭,分别在海南文昌和西昌卫星发射中心发射,实现2030年代的我国载人火星探测。 展开更多
关键词 火星探测 载人 借力飞行 提前部署
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基于多目标遗传算法的太阳高纬探测器轨道设计 被引量:1
16
作者 李小玉 郑建华 +1 位作者 吴霞 高东 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期653-658,共6页
针对太阳高纬度探测器轨道设计任务要求,研究了基于多目标遗传算法的小推力借力飞行轨道设计方法基于圆锥曲线拼接假设,将探测器轨道分为小推力日心转移轨道段和木星借力飞行轨道段两部分.在日心转移轨道段,选择燃料最省为优化目标,采... 针对太阳高纬度探测器轨道设计任务要求,研究了基于多目标遗传算法的小推力借力飞行轨道设计方法基于圆锥曲线拼接假设,将探测器轨道分为小推力日心转移轨道段和木星借力飞行轨道段两部分.在日心转移轨道段,选择燃料最省为优化目标,采用标称轨道法设计小推力的推力控制率.在借力飞行轨道段,选择借力后日心轨道倾角为优化目标,对借力飞行的关键参数进行分析.采用多目标遗传算法对该多目标进行了优化.结果表明,多目标遗传算法可以有效地解决轨道设计中的多目标优化问题.优化得到的小推力控制率不仅可以节省发射能量,还可以保证借力飞行后探测器能够进入太阳高纬度探测轨道. 展开更多
关键词 太阳高纬探测 小推力 借力飞行 多目标遗传算法
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PSO-STDEA优化航天器引力辅助轨道发射机会 被引量:1
17
作者 熊金莲 吴文婷 +2 位作者 郭艺峰 陈艳云 刘丰 《信息技术》 2020年第9期1-8,共8页
深空探测航天器多次引力辅助转移轨道设计中的发射时刻与行星间的转移时长等发射机会关键参数的优化会因行星的周期性运动而陷入局部最优解,传统方法不易求出全局最优解。为此,文中提出了基于粒子群算法的自适应两阶段差分演化算法(PSO-... 深空探测航天器多次引力辅助转移轨道设计中的发射时刻与行星间的转移时长等发射机会关键参数的优化会因行星的周期性运动而陷入局部最优解,传统方法不易求出全局最优解。为此,文中提出了基于粒子群算法的自适应两阶段差分演化算法(PSO-STDEA)对行星际多次引力辅助转移轨道的发射窗口及各行星间转移时长进行优化。将该算法优化得到的轨道参数数据输入轨道仿真平台进行轨道仿真分析,经验证所优化的轨道正确,同时与国际公认的优化解对比,该算法得到的数据更优。通过实验对比分析与仿真,验证了该算法的有效性。 展开更多
关键词 深空探测 引力辅助 粒子群算法 自适应 差分演化算法
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地球-火星引力辅助下的地-火无动力循环轨道
18
作者 臧诗慧 武迪 《力学与实践》 北大核心 2021年第2期190-197,共8页
针对火星探测任务,提出一种地-火无动力循环轨道设计方法。该方法有望实现火星探测的自由返回,并能够多次无动力地火往返。本文首先求解地火之间转移的Lambert问题,考虑地球和火星引力辅助效应,并分别给出以地球和火星为中心的半圈转移... 针对火星探测任务,提出一种地-火无动力循环轨道设计方法。该方法有望实现火星探测的自由返回,并能够多次无动力地火往返。本文首先求解地火之间转移的Lambert问题,考虑地球和火星引力辅助效应,并分别给出以地球和火星为中心的半圈转移轨道。其次,以该轨道作为辅助轨道,设计搜索能够实现无动力循环的发射窗口和转移轨道。最后,本文给出效率较高的几种无动力循环轨道,希望对未来火星探测的任务设计有一定指导意义。 展开更多
关键词 火星探测 地火无动力循环轨道 引力辅助 半圈转移轨道
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地月拉格朗日L2点中继星轨道分析与设计 被引量:20
19
作者 高珊 周文艳 +3 位作者 梁伟光 刘德成 唐玉华 杨维廉 《深空探测学报》 2017年第2期122-129,共8页
地月L2点位于地月连线的延长线上,在地月L2点运行的卫星可以连续观测月球背面,解决月球背面与地球之间的通讯问题,在月球背面着陆探测任务中起着至关重要的作用。对从地球出发、利用月球引力辅助变轨、形成地月L2点的轨道进行了研究,分... 地月L2点位于地月连线的延长线上,在地月L2点运行的卫星可以连续观测月球背面,解决月球背面与地球之间的通讯问题,在月球背面着陆探测任务中起着至关重要的作用。对从地球出发、利用月球引力辅助变轨、形成地月L2点的轨道进行了研究,分析了发射窗口、地月转移时间、近月点高度、近月点倾角、轨道振幅等多项因素对转移轨道和使命轨道特性的影响,寻求满足地月L2点中继任务需求的飞行轨道。通过分析研究,文章明确了转移和使命轨道的相关特性,可为中继星任务轨道的参数设计和优化提供有益参考。 展开更多
关键词 地月L2点 中继星轨道 HALO轨道 月球借力 轨道维持
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Optimal design of near-Earth asteroid sample-return trajectories in the Sun–Earth–Moon system 被引量:5
20
作者 Shengmao He Zhengfan Zhu +3 位作者 Chao Peng Jian Ma Xiaolong Zhu Yang Gao 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第4期753-770,共18页
In the 6th edition of the Chinese Space Trajectory Design Competition held in 2014, a near-Earth asteroid sample-return trajectory design problem was released, in which the motion of the spacecraft is modeled in multi... In the 6th edition of the Chinese Space Trajectory Design Competition held in 2014, a near-Earth asteroid sample-return trajectory design problem was released, in which the motion of the spacecraft is modeled in multi-body dynamics, considering the gravitational forces of the Sun, Earth, and Moon. It is proposed that an electric-propulsion spacecraft initially parking in a circular 200-kin-altitude low Earth orbit is expected to rendezvous with an asteroid and carry as much sample as possible back to the Earth in a 10-year time frame. The team from the Technology and Engineering Center for Space Utilization, Chinese Academy of Sciences has reported a solution with an asteroid sample mass of 328 tons, which is ranked first in the competition. In this article, we will present our design and optimization methods, primarily including overall analysis, target selection, escape from and capture by the Earth-Moon system, and optimization of impulsive and low-thrust trajectories that are modeled in multi-body dynamics. The orbital resonance concept and lunar gravity assists are considered key techniques employed for trajectory design. The reported solution, preliminarily revealing the feasibility of returning a hundreds-of-tons asteroid or asteroid sample, envisions future space missions relating to near-Earth asteroid exploration. 展开更多
关键词 Near-Earth asteroid. Sample-return trajectory.Space trajectory design competition Orbital resonance Lunar gravity assist
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