细长小行星探测动力学与控制

 

太阳系内已经发现的小行星数以百万计，它们形态各异，存在诸多不同于地球等大行星的奇特动力学现象。为深入理解和揭示上述现象的动力学机理，书中选取细长小行星为研究对象，分析不规则引力场特征及其绕飞探测器动力学特性等。全书共计6章，主要内容分为两大部分：(1)小行星引力场描述——不规则引力场建模方法、Chermnykh偶极子模型及其改进模型的动力学特性分析，包括引力平衡点分布、平衡点稳定性与局部流形等；(2)小行星引力场中质点动力学，包括自然周期轨道、广义甩摆轨道、太阳帆航天器本体悬停轨道等。本书可供航天动力学、深空探测等领域研究者参考，也可供对小行星探测感兴趣的人员阅读。

 

第1章绪论
1.1引言
1.2小行星分类与细长小行星
1.2.1轨道分布与光谱特性
1.2.2细长小行星
1.3小行星探测进展与挑战
1.3.1小行星探测任务
1.3.2小行星探测之挑战
1.4小行星的奇特动力学
1.4.1雅科夫斯基效应和YORP效应
1.4.2引力平衡点与局部流形
1.5周期轨道与悬停轨道
1.5.1自然周期轨道
1.5.2悬停飞行轨道
1.6小结
参考文献
第2章不规则小行星引力场模型
2.1引言
2.2轨道动力学建模
2.2.1引力作用范围与参考坐标系
2.2.2质点运动方程
2.3不规则引力场的描述
2.3.1引力场建模方法概述
2.3.2多面体法
2.3.3简化模型法
2.4Chermnykh偶极子模型
2.4.1动力学方程
2.4.2引力平衡点
2.5偶极子模型平衡点特性
2.5.1平衡点拓扑分类
2.5.2平衡点附近扰动解
2.6小结
参考文献
第3章偶极子模型的改进
3.1引言
3.2单椭球偶极子模型
3.3赤道面内引力平衡点
3.3.1平衡点分布特征
3.3.2模型参数对平衡点的影响
3.4赤道面内平衡点稳定性
3.4.1共线平衡点
3.4.2非共线平衡点
3.5赤道面外引力平衡点
3.5.1平衡点位置
3.5.2模型参数的影响
3.6赤道面外平衡点稳定性
3.7双椭球偶极子模型
3.7.1引力平衡点
3.7.2三类双椭球改进模型
3.8小结
参考文献
第4章用简化模型近似细长小行星引力场
4.1引言
4.2偶极子模型近似细长小行星
4.2.1平衡点位置近似方法
4.2.2仿真算例与讨论
4.2.3偶极子模型近似效果
4.3极子棒模型动力学特性
4.3.1动力学方程与受力比
4.3.2引力平衡点与稳定性
4.4引力梯度近似方法
4.4.1简化模型参数优化
4.4.2小行星(8567)1996 HW1算例
4.4.3与其他简化模型的比较
4.5仿真算例与讨论
4.5.1误差分析与计算效率
4.5.2近似433 Eros小行星
4.6小结 参考文献
第5章环绕细长小行星的周期轨道
5.1引言
5.2环绕周期轨道
5.2.1周期轨道定义
5.2.2传递矩阵与单值矩阵
5.2.3分层网格法与轨道延拓
5.3小行星1620 Geographos绕飞周期轨道
5.3.1引力平衡点局部周期轨道
5.3.2大范围周期轨道
5.4其他类型周期轨道
5.4.1线性稳定平衡点E1绕飞轨道
5.4.2线性稳定三角平衡点周期轨道
5.4.3其他新型周期轨道
5.5很优控制方法求解周期轨道
5.5.1间接法求解周期轨道
5.5.2两类赤道面内周期轨道
5.5.3倾角轨道及其延拓
5.6小结
参考文献
第6章广义甩摆与太阳帆悬停
6.1引言 6.2广义甩摆
6.2.1甩摆轨道能量方程
6.2.2单次甩摆动力学机理
6.3广义甩摆参数化讨论 6.3.1近拱点对甩摆轨道的影响
6.3.2小行星附近逃逸轨道
6.4本体悬停飞行与太阳帆航天器
6.4.1悬停飞行动力学建模
6.4.2太阳帆航天器
6.4.3太阳帆简化模型
6.5悬停探测球形小行星
6.5.1太阳帆悬停动力学
6.5.2太阳帆模型对悬停轨道的影响
6.5.3小行星自转周期与悬停半径
6.6悬停探测细长小行星
6.6.1太阳帆航天器可行悬停轨道
6.6.2悬停探测小行星951 Gaspra
6.7小结
参考文献