深空探測軌道設計與優化（簡體書）

《深空探測軌道設計與優化》是深空探測軌道動力學領域的一本專著，共分9章，主要內容包括：深空探測軌道設計的特點及其相關的基本軌道問題、深空探測中的發射機會搜索問題、軌道機動與軌道轉移、小推力轉移軌道設計與優化、借力飛行及其衍生技術、基於動平衡點的深空探測軌道設計、深空中多目標交會探測軌道設計、小天體附近的軌道動力學與運動分析、深空探測的任務實踐與軌道分析等。全面系統地闡述了深空探測軌道設計與優化相關的理論與方法、模型、機理等。
《深空探測軌道設計與優化》內容豐富翔實，具有較強的前沿性和實用性。

《深空探測軌道設計與優化》可供從事航太任務設計的研究人員和工程設計人員參考，也可作為高等院校飛行器設計及相關專業研究生和本科高年級學生的參考教材。

序

前言

第1章 概述

1.1 引言

1.1.1 深空探測的定義

1.1.2 深空探測軌道設計的特點

1.1.3 本書的主要內容

1.2 軌道動力學中的多體問題與二體問題

1.2.1 軌道動力學中的多體問題

1.2.2 軌道動力學中的理想二體問題

1.3 深空探測中的基本軌道問題

1.3.1 蘭伯特問題

1.3.2 影響球與圓錐曲線拼接法

參考文獻

第2章 深空探測中的發射機會搜索

2.1 深空探測的發射機會

2.1.1 深空探測中的霍曼轉移

2.1.2 深空探測中的會合週期

2.2 基於等高線圖的發射機會搜索

2.2.1 等高線圖的參數定義

2.2.2 基於等高線圖的發射機會搜索方法

2.3 基於智慧優化演算法的發射機會搜索

2.3.1 發射機會搜索的問題描述

2.3.2 發射機會搜索演算法的設計

2.3.3 基於智慧優化演算法的發射機會搜索方法應用

2.4 太陽系行星探測的發射機會

2.4.1 金星探測的發射機會

2.4.2 火星探測的發射機會

2.4.3 小行星探測的發射機會

參考文獻

第3章 深空探測中的軌道機動與脈衝轉移

3.1 軌道機動

3.1.1 軌道過渡機動的分類

3.1.2 同平面相交軌道間的過渡機動

3.1.3 異面相交軌道間的過渡機動

3.1.4 同平面不相交軌道間的過渡機動

3.1.5 異面不相交軌道間的過渡機動

3.2 端點時間自由的最優軌道轉移

3.2.1 端點時間自由的軌道轉移問題描述

3.2.2 端點狀態變分關係與邊界條件

3.2.3 端點時間自由的最優轉移軌道求解

3.3 端點時間固定的最優軌道轉移

3.3.1 端點時間固定的軌道轉移問題描述

3.3.2 端點時間固定的最優轉移必要條件

3.3.3 端點時間固定的最優轉移軌道求解

參考文獻

第4章 小推力飛行軌道的設計與優化

4.1 小推力轉移的動力學模型

4.1.1 笛卡兒坐標系下的動力學模型

4.1.2 經典軌道根數動力學模型

4.1.3 改進春分點軌道根數動力學模型

4.1.4 小推力軌道動力學模型的無量綱化處理

4.2 小推力飛行器的軌道優化模型

4.2.1 笛卡兒坐標系下的小推力軌道優化模型

4.2.2 基於軌道根數的小推力軌道優化模型

4.3 小推力轉移軌道的優化方法

4.3.1 小推力轉移軌道的直接優化演算法

4.3.2 小推力轉移軌道的間接優化演算法

4.3.3 小推力轉移軌道的混合優化演算法

參考文獻

第5章 借力飛行及其衍生技術

5.1 借力飛行的基本原理

5.2 借力飛行的機理分析

5.2.1 基於二體模型的借力飛行分析

5.2.2 基於圓形限制性三體模型的借力飛行分析

5.2.3 基於橢圓形限制性三體問題模型的借力飛行分析

5.3 有推力借力飛行技術

5.3.1 有推力借力問題的描述

5.3.2 基於二體模型的有推力借力分析

5.3.3 基於限制性三體模型的有推力借力飛行分析

5.4 氣動-借力飛行技術

5.4.1 氣動-借力飛行的基本原理

5.4.2 氣動-借力飛行的參數分析

參考文獻

第6章 基於動平衡點的深空探測軌道設計

6.1 動平衡點及其穩定性

6.1.1 圓形限制性三體問題與動平衡點

6.1.2 雅可比積分與希爾域

6.1.3 平衡點的穩定性

6.2 動平衡點附近的週期軌道

6.2.1 動平衡點附近的運動

6.2.2 動平衡點附近週期軌道的確定

6.3 不變流形結構與深空探測轉移軌道設計

6.3.1 動平衡點附近週期軌道的流形結構

6.3.2 基於不變流形的動平衡點轉移軌道設計

6.3.3 基於不變流形的深空探測轉移軌道設計

參考文獻

第7章 深空多目標交會轉移軌道設計

7.1 多天體借力序列的選擇

7.1.1 借力飛行的能量圖譜

7.1.2 借力飛行序列的選擇

7.2 基於能量匹配拼接的多天體借力飛行軌道設計

7.2.1 能量匹配拼接的借力飛行軌道設計原理

7.2.2 能量匹配拼接的深空探測借力飛行軌道設計與分析

7.3 多天體借力飛行的混合設計方法

7.3.1 多天體借力飛行轉移軌道問題描述

7.3.2 多天體借力飛行轉移軌道的混合設計方法

參考文獻

第8章 小天體附近的軌道動力學與運動分析

8.1 小天體的引力位元模型

8.2 小天體附近的平衡點及週期軌道

8.2.1 小天體附近的平衡點

8.2.2 小天體平衡點附近的運動

8.2.3 小天體平衡點附近的週期與擬週期軌道

8.3 環繞慢自旋小天體軌道的穩定性分析

8.3.1 小天體扁率和橢率的攝動分析

8.3.2 天平面凍結軌道

8.3.3 環繞小天體軌道的控制

參考文獻

第9章 深空探測任務的實踐與軌道分析

9.1 美國Galileo任務軌道方案

9.2 美國NEAR任務的軌道設計與分析

9.2.1 NEAR任務概述

9.2.2 NEAR任務轉移軌道方案設計與分析

9.3 美國DAWN任務軌道設計與分析

9.3.1 DAWN任務概述

9.3.2 DAWN任務轉移軌道方案設計

9.4 歐洲空間局ROSETTA任務

9.4.1 ROSETTA任務概述

9.4.2 ROSETTA任務約束分析

9.4.3 ROSETTA任務轉移軌道方案設計與分析

9.5 EXPEDITION構想任務軌道設計與分析

9.5.1 EXPEDITION任務概述

9.5.2 EXPEDITION任務轉移軌道方案設計

參考文獻