本文關(guān)鍵詞：月球探測(cè)器低能量返回軌道問題研究

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【摘要】：基于中國(guó)嫦娥探月工程的背景,考慮到基于二體問題的傳統(tǒng)月地轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射成本高,有效載荷較小等問題。論文研究了借助太陽引力由月球返回地球的低能軌道的設(shè)計(jì)策略。論文首先基于圓形限制性三體問題設(shè)計(jì)月地返回標(biāo)稱軌道,在此基礎(chǔ)上在四體模型下研究更加精確,具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值的月地低能返回軌道策略。為在不影響精度情況下快速簡(jiǎn)便的分析月地低能返回軌道特性,研究首先將日、地、月、航天器四體系統(tǒng)分拆為日、地、航天器和地、月、航天器兩個(gè)三體系統(tǒng),并選擇共線平動(dòng)點(diǎn)Halo軌道上的不變流形作為軌道轉(zhuǎn)移通道。在此基礎(chǔ)上分析了一種改進(jìn)Richardson結(jié)果的Halo軌道三階近似解析解,求取了日地系和地月系下Halo軌道衍生的各支穩(wěn)定流形和不穩(wěn)定流形,并詳細(xì)的分析了Halo軌道與不變流形的關(guān)系,給出了一種快速計(jì)算不變流形的算法。其后,在三體問題下研究了借助太陽引力的月地返回軌道逃逸通道的唯一性;指出了對(duì)于從月球駐泊軌道出發(fā),返回地球的近地軌道的月地轉(zhuǎn)移策略,其對(duì)應(yīng)的LL2點(diǎn)Halo軌道振幅和EL1、EL2點(diǎn)Halo軌道振幅的范圍。研究了地月相位與流形在Poincaré截面相交關(guān)系,限定了設(shè)計(jì)月地低能返回軌道的月地相位的范圍。在此基礎(chǔ)上,提出了構(gòu)建基于不變流形而能夠穿越平動(dòng)點(diǎn)周期軌道面的穿越軌道的思路,設(shè)計(jì)了基于穿越軌道的月地轉(zhuǎn)移方案,說明了穿越軌道可以通過改變初狀態(tài)內(nèi)單矢量生成的原理。在三體問題的框架下發(fā)現(xiàn)了一類經(jīng)EL1點(diǎn)或EL2點(diǎn)返回,可以在拼接截面零速度增量變軌,較Hohnmman變軌節(jié)省20%能量的軌道。最后,以三體問題下給出的月地低能返回軌道為標(biāo)稱軌道,在基于星歷的限制性四體問題下,利用Gauss偽譜法優(yōu)化了有再入約束的月地低能返回軌道,提供了具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V412.41

【相似文獻(xiàn)】

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7 張磊;于登云;張q，

本文編號(hào)：1240299