地月系L2点halo轨道特性在鹊桥卫星激光测距中的应用研究

发布时间：2020-05-06 08:52

【摘要】：近年来,国内外深空探测发展迅速并取得了长足的进步,我国深空探测起步于2007年嫦娥1号月球探测,深空探测至今已走过十二年并取得了丰硕的成果,大量月球图像、空间环境和空间天气等信息传回地球,为我们研究月球提供了基础。文章主要以嫦娥四号中继星——鹊桥卫星激光测距为基础进行了相关研究。文章首先对鹊桥卫星的背景和意义作简要阐述。介绍了在鹊桥卫星激光测距中所涉及的观测设备、目前观测设备的工作状况和准备工作。再介绍了用于计算鹊桥卫星目标晕轨道的圆型限制性三体问题。然后基于轨道力学基础用数值方法计算了符合鹊桥卫星中继通信任务的目标晕轨道。并对halo轨道的动力学特性进行了拓展性研究,包括在鹊桥卫星激光测距观测过程中对望远镜跟踪有影响的目标轨道运动的速度、轨道运行周期和晕轨道附近不变流形的计算。接着以计算的目标halo轨道来对鹊桥卫星激光测距进行分析计算:计算了鹊桥卫星距离观测台站的距离;在测距中为了便于分析月球反射光噪声对测距的影响,计算了鹊桥卫星与月球的距离。通过以往观测经验对观测条件进行约束后计算出鹊桥卫星激光测距观测任务时间窗口。分析了影响鹊桥卫星激光测距回波光子数和测距成功率的关键因素,结合以往月球激光测距的经验给出改善和提高鹊桥卫星激光测距成功率的方法。最后在未来得及开展鹊桥卫星激光测距实测的情况下,在观测设备允许的条件下设计了试验验证方案,通过实测结果来对理论计算进行验证,为后面展开鹊桥卫星实测提供理论依据。
【图文】：

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第 1 章绪论2.计算了鹊桥卫星激光测距分析中需要的众多数据（包括观测目标到测站距离，观测目标与月球距离，测距回波光子数和成功率等），为后面开展鹊桥卫星激光测距试验奠定基础。3.分析了影响鹊桥卫星激光测距回波光子数和测距成功率的关键因素，结合以往月球激光测距的经验给出改善和提高鹊桥卫星激光测距成功率的方法。4.在未来得及开展实测的条件下，设计了等效验证方案，通过实测试验结果与理论分析计算进行对比分析，，为鹊桥卫星实测提供指导。

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观测设备是鹊桥卫星激光测距试验的基础，在开展鹊桥卫星激光测距分析前有必要对测距原理、观测系统及准备工作做一个简单的介绍。2.1 激光测距原理激光测距是一项覆盖激光、光电子探测器、光路系统、控制系统、卫星轨道参数等多门类学科领域的综合技术，其原理是通过测量激光从地面观测站台（望远镜）到测量目标之间往返飞行的时间，再乘以激光在真空中的光速，从而计算出观测台站的望远镜到观测目标之间的距离 R[11-12]。其关系式为：R t c21（2.1）这里 t21表示激光往返飞行时间的一半，c 表示激光在真空中飞行的光速。全球激光测距站的分布如下图所示[13]：
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院云南天文台)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P228.5

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