細長小行星探測動力學與控制（簡體書）

太陽系內已經發現的小行星數以百萬計，它們形態各異，存在諸多不同於地球等大行星的奇特動力學現象。為深入理解和揭示上述現象的動力學機理，書中選取細長小行星為研究對象，分析不規則引力場特徵及其繞飛探測器動力學特性等。全書共計6章，主要內容分為兩大部分： (1)小行星引力場描述――不規則引力場建模方法、Chermnykh偶極子模型及其改進模型的動力學特性分析，包括引力平衡點分佈、平衡點穩定性與局部流形等； (2)小行星引力場中質點動力學，包括自然週期軌道、廣義甩擺軌道、太陽帆航天器本體懸停軌道等。本書可供航天動力學、深空探測等領域研究者參考，也可供對小行星探測感興趣的人員閱讀。

目錄


第1章緒論

1.1引言

1.2小行星分類與細長小行星

1.2.1軌道分佈與光譜特性

1.2.2細長小行星

1.3小行星探測進展與挑戰

1.3.1小行星探測任務

1.3.2小行星探測之挑戰

1.4小行星的奇特動力學

1.4.1雅科夫斯基效應和YORP效應

1.4.2引力平衡點與局部流形

1.5週期軌道與懸停軌道

1.5.1自然週期軌道

1.5.2懸停飛行軌道

1.6小結

參考文獻


第2章不規則小行星引力場模型

2.1引言

2.2軌道動力學建模

2.2.1引力作用範圍與參考坐標系

2.2.2質點運動方程

2.3不規則引力場的描述

2.3.1引力場建模方法概述

2.3.2多面體法

2.3.3簡化模型法

2.4Chermnykh偶極子模型

2.4.1動力學方程

2.4.2引力平衡點

2.5偶極子模型平衡點特性

2.5.1平衡點拓撲分類

2.5.2平衡點附近擾動解

2.6小結

參考文獻


第3章偶極子模型的改進

3.1引言

3.2單橢球偶極子模型

3.3赤道面內引力平衡點

3.3.1平衡點分佈特徵

3.3.2模型參數對平衡點的影響

3.4赤道面內平衡點穩定性

3.4.1共線平衡點

3.4.2非共線平衡點

3.5赤道面外引力平衡點

3.5.1平衡點位置

3.5.2模型參數的影響

3.6赤道面外平衡點穩定性

3.7雙橢球偶極子模型

3.7.1引力平衡點

3.7.2三類雙橢球改進模型

3.8小結

參考文獻


第4章用簡化模型近似細長小行星引力場

4.1引言

4.2偶極子模型近似細長小行星

4.2.1平衡點位置近似方法

4.2.2仿真算例與討論

4.2.3偶極子模型近似效果

4.3極子棒模型動力學特性

4.3.1動力學方程與受力比

4.3.2引力平衡點與穩定性

4.4引力梯度近似方法

4.4.1簡化模型參數優化

4.4.2小行星(8567)1996 HW1算例

4.4.3與其他簡化模型的比較

4.5仿真算例與討論

4.5.1誤差分析與計算效率

4.5.2近似433 Eros小行星

4.6小結

參考文獻


第5章環繞細長小行星的週期軌道

5.1引言

5.2環繞週期軌道

5.2.1週期軌道定義

5.2.2傳遞矩陣與單值矩陣

5.2.3分層網格法與軌道延拓

5.3小行星1620 Geographos繞飛週期軌道

5.3.1引力平衡點局部週期軌道

5.3.2大範圍週期軌道

5.4其他類型週期軌道

5.4.1線性穩定平衡點E1繞飛軌道

5.4.2線性穩定三角平衡點週期軌道

5.4.3其他新型週期軌道

5.5最優控制方法求解週期軌道

5.5.1間接法求解週期軌道

5.5.2兩類赤道面內週期軌道

5.5.3傾角軌道及其延拓

5.6小結

參考文獻


第6章廣義甩擺與太陽帆懸停

6.1引言

6.2廣義甩擺

6.2.1甩擺軌道能量方程

6.2.2單次甩擺動力學機理

6.3廣義甩擺參數化討論

6.3.1近拱點對甩擺軌道的影響

6.3.2小行星附近逃逸軌道

6.4本體懸停飛行與太陽帆航天器

6.4.1懸停飛行動力學建模

6.4.2太陽帆航天器

6.4.3太陽帆簡化模型

6.5懸停探測球形小行星

6.5.1太陽帆懸停動力學

6.5.2太陽帆模型對懸停軌道的影響

6.5.3小行星自轉週期與懸停半徑

6.6懸停探測細長小行星

6.6.1太陽帆航天器可行懸停軌道

6.6.2懸停探測小行星951 Gaspra

6.7小結

參考文獻