地月系中的转移轨道设计和洛伦兹力编队飞行

发布时间：2024-03-07 02:35

　　地月系统的平动点是地球和月球之间引力的平衡点,是通往月球、火星和更深远空间的无人和载人探测的通道。在地月平动点附近建造空间站,可以作为深空探测的过渡发射平台、月球着陆器的中继站、月球基地的维修中心或者地球辐射带以外的深空基地等。随着人类探测活动在空间的深入,仅依赖地面观测站或近地卫星已经不能满足日益增长的空间观测和通讯需求,天基观测平台和通讯中继站等成为新的选择。本文作为一项应用基础研究,以地月L₁平动点空间站向环月轨道发射航天器构建编队观测平台为任务背景,研究了任务中所涉及到的从空间站到环月轨道的转移问题以及空间编队飞行问题,尝试利用非线性动力系统理论对转移轨道设计和编队飞行中的动力学问题进行深入探索研究,以期获得具有普遍意义的结论。本文首先设计了从平动点轨道到环月轨道的通用转移方案,解决了从平动点空间站向月球附近发射卫星的问题;继而针对构建天基编队观测平台的问题,提出了利用人工磁场下的洛伦兹力来实现无工质的编队飞行,以解决执行长时间观测任务中最关键的燃料受限问题。研究过程中,对现有的求解周期轨道和拟周期轨道的算法进行了改进,并开发了通用的Fortran程序包。...

【文章页数】：168 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2-1CR3BP旋转坐标系

图2-1CR3BP旋转坐标系在旋转坐标系下的无量纲运动方程为[109]：义势函数，可表示为：和√分别为。系统不可积，但是存在一个第一积分常数——雅克比积分，

图2-25个平动点的位置示意图

图2-25个平动点的位置示意图特征值形式为、和，且R，三个共线平动点的类型为中心中心鞍点和相关）的存在，对于所有的能量级别，形；如果给定雅克比积分的值，则只存在3D的流分使该平动点成为不稳定的平衡点。当雅克比积分分时，周期轨道和不变环面的稳定和不稳定流形决....

图2-27最优轨迹的转移段在JPLDE403星历表下的加速度误差

-320000x(km)(a)“I”类Halo轨道-320000x(km)(b)“II”类Halo轨道26远月点情况下，“I”类和“II”类Halo轨道分别对应消耗最优的完整转移历模型下航天器的加速度误差中，在实际星历模型下，对上文求解的最优轨道进行了仿真，....

图3-8法向情况下从星带正电（）时，ZVS(全曲面及半剖面)在能量N1附近演化的规律

()图3-6（续上图）径向情况下，平衡点的特征根随的变化规律由图3-8可知，法向情况下ZVS分别关于平面、平面和平面对称。另外，在由ZVS所确定的位形空间内，从星的运动可达区域为1个包含原点的、中间凹陷的“轮胎”状闭合区域内，以及分别位于ZVS定义....

本文编号：3921258