發(fā)布時間：2021-12-02 05:08

　　針對遠(yuǎn)距逆行軌道（DRO）的航天工程應(yīng)用問題,研究了DRO的計算方法以及軌道特性,分析了DRO在實際力環(huán)境中的主要攝動因素,為DRO的精確建模和標(biāo)稱軌道設(shè)計奠定一定的理論基礎(chǔ)。首先,利用仿真算例驗證流函數(shù)法在計算DRO周期軌道族中的有效性。然后,利用該方法,通過改變雅可比常數(shù),延拓計算DRO周期軌道族,獲得不同共振比的DRO,仿真結(jié)果表明整數(shù)共振比的DRO在地月慣性坐標(biāo)系中的軌跡是封閉的曲線,而共振比非整數(shù)的DRO則不封閉。最后,通過軌道外推分析影響DRO穩(wěn)定性的主要攝動因素,仿真結(jié)果表明太陽引力和月球軌道偏心率是影響DRO穩(wěn)定性的主要攝動因素。在動力學(xué)模型中,使用標(biāo)準(zhǔn)星歷表示行星的運動狀態(tài),當(dāng)積分時間多于10天時模型誤差為km量級,因此在地月系這樣大尺度的空間范圍內(nèi),可以使用星歷模型近似的分析DRO在真實力環(huán)境中的運動狀態(tài),為任務(wù)軌道設(shè)計提供依據(jù)。 

【文章來源】：北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2020,46(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

地月系的φ*(x)曲線和以點P為初值迭代

本文通過在圓形限制性三體模型下延拓雅可比積分C計算地月DRO周期軌道族。DRO存在較大的幅值范圍,當(dāng)幅值較小時,DRO完全可以看作低軌的環(huán)月軌道,此時,DRO具有較高的雅可比常數(shù),接近L1(CL1=3.188 34)和L2(CL2=3.172 16)的雅可比常數(shù)。隨著雅可比常數(shù)的減小,DRO幅值將逐漸增大,越靠近地球時對應(yīng)的雅可比常數(shù)越小。圖3在很大的范圍內(nèi)繪制了地月CRTBP中的DRO周期軌道族。每個軌道的顏色表示雅可比常數(shù),由右邊的顏色欄指定。很明顯,一些軌道已經(jīng)延伸到離月球很遠(yuǎn)的地方,因此被稱為DRO。越靠近月球,DRO的周期越短,隨著軌道周期通過與月球1 ∶4、1 ∶3和1 ∶2的共振,DRO的大小增加,并逐漸接近與月球1 ∶1的共振。圖3 DRO周期軌道族與雅可比常數(shù)C

圖2 地球DRO(1 ∶3)共振軌道以上是在地月會合坐標(biāo)系下對DRO進(jìn)行了計算。然而,在航天器任務(wù)分析中,了解地月慣性坐標(biāo)系解的性質(zhì)是至關(guān)重要的。為此,本文定義了一個地月慣性參考框架,其具有以下性質(zhì):參考框架的坐標(biāo)原點是地球,月球在地月參考平面上繞地球作圓周運動。在t=0時刻,地月慣性坐標(biāo)系和地月會合坐標(biāo)系的軸線對齊。因此,在t=0時刻,月球位于地月慣性坐標(biāo)系的+X軸上。由CRTBP的對稱性可知,判別式(7)的解t*即為1/2軌道周期,聯(lián)合式(9)和式(10)通過數(shù)值方法得到雅可比積分C與DRO軌道周期的對應(yīng)關(guān)系,從而可找到1 ∶2、1 ∶3及1 ∶4的月球共振軌道,圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)分別展示了它們在地月慣性坐標(biāo)系下的運動軌跡。從圖4可以看出,這3 種共振軌道均為非開普勒軌道,它們在地月慣性坐標(biāo)系中是周期閉合的。圖4(d)是共振比非整數(shù)的DRO在地月慣性坐標(biāo)系中的運行情況,其軌跡不再是封閉的曲線,而看起來像是在月球軌道附近打水漂。

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]地月空間擬周期軌道上航天器自主導(dǎo)航與軌道保持研究[D]. 錢霙婧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]共線平動點任務(wù)節(jié)能軌道設(shè)計與優(yōu)化[D]. 李明濤.中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心） 2010



本文編號：3527793