隨著空間科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展以及地球上自然資源的日益短缺,探索外太空顯得尤為重要,深空探測目前已成為世界各航天大國重點資助的領(lǐng)域。了解并掌握深空探測中限制性多體系統(tǒng)中探測器的軌道特性,也是實際探測任務(wù)中一個非常關(guān)鍵的科學(xué)問題。本課題致力于研究在雙星系統(tǒng)HD 191408的萬有引力和攝動因素作用下,探測器的軌道動力學(xué)行為,主要涵蓋以下四個方面:(1)探測器在雙星系統(tǒng)HD 191408引力作用下的動力學(xué)問題可視為限制性三體問題,首先給出此問題在無量綱質(zhì)心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的動力學(xué)控制方程,然后討論其零速度曲面(線)的幾何構(gòu)型與Jacobi常數(shù)之間的關(guān)系,分別得到此系統(tǒng)的三個共線平動點和兩個三角平動點。(2)對于一般限制性三體問題,由于其對應(yīng)的動力學(xué)控制方程具有不可積性和高度復(fù)雜性,因此我們運用先驗估計和Reissig等人的高階非線性微分方程理論,研究了探測器在雙星系統(tǒng)HD 191408引力作用下做周期運動的條件。研究發(fā)現(xiàn),此系統(tǒng)周期軌道的存在條件與系統(tǒng)初始狀態(tài)、雙星系統(tǒng)的質(zhì)量比率以及選取的控制參數(shù)和輔助函數(shù)矩陣密切相關(guān)。(3)探測器在雙星系統(tǒng)HD 191408引力作用下的非線性動力學(xué)行為極其復(fù)雜,微小的變化都可能對此系統(tǒng)造成很大的影響。我們利用分岔和混沌理論,分析了不同的攝動參數(shù)對探測器周期軌道的影響,本文考慮的攝動參數(shù)主要包括:雙星系統(tǒng)中兩顆主星的質(zhì)量比率、三軸率、輻射以及科里奧利力和離心力。通過分岔分析,我們發(fā)現(xiàn)探測器的動力學(xué)行為隨著這些參數(shù)變化相異甚大。(4)基于Lindstedt-Poincare攝動法,我們分別就二維平面和三維空間的情形,給出了探測器在雙星系統(tǒng)HD 191408引力作用下的二階和三階近似解的數(shù)學(xué)表達式;通過對比分析所得近似解對應(yīng)的軌道相圖發(fā)現(xiàn),平面情況下求得的二階和三階近似周期軌道十分接近,而空間情況下,二階和三階近似周期軌道則截然不同,這是由求解過程中選取的軌道參數(shù)冪級數(shù)不同導(dǎo)致的,但這些軌道都對我們的研究具有重要的參考意義。綜上所述,本課題主要研究了探測器在雙星系統(tǒng)HD 191408的引力作用下做周期運動的條件,探討了不同的攝動參數(shù)對探測器動力學(xué)行為的影響,并分別給出了二維和三維空間中周期軌道的二階和三階近似表達式,希望本課題的研究結(jié)果可為將來的軌道設(shè)計提供些許理論參考。
【學(xué)位單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V412.41
【部分圖文】：

在“極樂空間”（Ｅｌｙｓｉｕｍ邋Ｐｌａｎｉｔｉａ）上安全著陸，其作為首個探索火星內(nèi)部的探測器，^u創(chuàng)了逡逑火星科學(xué)的新紀(jì)元。２０１９年丨月３日，中國探月著陸器嫦娥四號在一顆名為“鵲橋”的中逡逑繼衛(wèi)星輔助下（見圖１－２），成功發(fā)射到月球背面，使得中國完成了人類探月里程碑。逡逑ｍＭ逡逑圖ｉ－ｉ邋“洞察號”在火星的自拍照逡逑（來源：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｎｅｗｓ．ｃｏｍ／ｔｐ／ｈｄ２０１１／２０１８／１２－１２／８５６９６２．ｓｈｔｍｌ）逡逑

逑１．３．２邋雙星系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀逡逑雙星系統(tǒng)ＨＤ邋１９１４０８邋（詳見圖１－３）位于射手座星座中，根據(jù)由依古巴衛(wèi)星測量的逡逑０．１６６２５弧秒的年視差偏移，該系統(tǒng)距離地球１９．６２光年（６．０１５秒）。它以大約每秒１２９公逡逑里的速度接近太陽系。在這個速率下，它將在４１１００年內(nèi)接近太陽的６．７光年（２．０５秒差逡逑距）。根據(jù)１２年的時間內(nèi)收集的徑向速度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，由一個行星在三到六個天文單位距離逡逑的軌道上存在由其引起的周期性的跡象。逡逑ｍｍ逡逑■逡逑圖１－３雙星系統(tǒng)ＨＤ邋１９１４０８逡逑（來源：ｈｔｔｐ：／／ｓｍｂａｄ．ｕ－ｓｔｒａｓｂｇ．ｆｒ／ｓｉｍｂａｄ／ｓｉｍ－ｉｄ７ＩｄｅｎｔＨＤ％２０１９１４０８）逡逑對于深空中雙星系統(tǒng)，相關(guān)的研宄屈指可數(shù)。對于大質(zhì)量雙星系統(tǒng)，黃潤乾分析過逡逑潮汐效應(yīng)、自轉(zhuǎn)效應(yīng)和輻射效應(yīng)對星風(fēng)物質(zhì)損失的影響，給出了此過程中軌道參數(shù)的變化逡逑以及此系統(tǒng)中的碰撞星風(fēng)沖擊波。在美國“水手”系列中，于１９７３年１１月３日發(fā)射的最逡逑后一個“水手１０號”探測器，是世界上第一個雙星探測器［３５］。Ｓｉｎｇｈ等人［３６］研究了當(dāng)主天逡逑體為扁圓形和輻射源時

我們首先介紹兩個常用坐標(biāo)系：質(zhì)心慣性坐標(biāo)系０ＡＴＺ和質(zhì)心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系ｏｘｙｚ。質(zhì)心逡逑慣性坐標(biāo)系０ＸＫＺ是由兩個主天體和Ｍ２以及一個探測器Ｍ組成的系統(tǒng)，坐標(biāo)系的原逡逑點卩在岣和N系鬧市模ㄈ繽跡玻保�，其轴叧C媯埃兀聳橇礁鮒魈焯宓墓斕榔矯媯刂嵊山繡義現(xiàn)趕潁停玻海酥嵊脛怪輩⒙閿沂腫晗擔(dān)希謚崠怪庇詮斕榔矯媯埃兀耍�，三个天体的伭x現(xiàn)柿糠直鷂罰罰保埠停罰罰�，沁b淼鬧翟對緞∮冢睿粑裕焙筒疲駁牧呷破渲市膩義獻慕嵌齲粑奔洌礁鮒魈焯宓狡涔倉市牡木嗬敕直鷂鷙停保分市男赍義舷擔(dān)錚詰腦

本文編號：2808040