火星探测器轨道动力学与控制

\"火星是距离地球最近的类地行星之一，火星探测将有助于认知太阳系各行星演化规律，探寻生命起源，是世界各国深空探测的热点。本书以火星探测为背景，从火星精确转移轨道优化、低能量捕获轨道设计、着陆轨迹优化与制导控制、火星-火卫系统探测任务设计等方面，总结和梳理了该领域的最新研究进展与成果。本书紧密结合火星探测的任务背景与工程约束，既介绍了轨道动力学的基础理论，又介绍了新颖的轨道设计思想和方法。 本书可作为从事火星探测等深空探测领域研究的相关科研院所的专业技术人员和飞行器设计相关专业的研究生的参考用书。\"

乔栋，北京理工大学教授，宇航学院副院长，青年长江学者，国家重点研发计划项目首席。主要从事复杂空间环境中的轨道动力学与控制问题相关研究，主持与承担国家重点研发计划项目、国家自然基金原创探索项目等国家级项目10余项；在多天体系统轨道动力学与控制、复杂约束轨道设计与优化等方面取得进展，发表SCI收录论文50余篇，出版专著3部，授权发明专利30余项；相关成果为国家探月工程和火星探测工程提供重要支撑，获国家科技进步二等奖1项、国防科技进步一等奖1项，其他省部级二等奖5项。担任中国宇航学会深空探测专业技术委员会委员、中国自动化学会空间及运动体控制专业委员会委员、中国空间科学学会空间智能专业委员会委员。

第1章 火星系统概况 1.1 火星探测的意义 1.2 火星系统特性 1.2.1 火星的基本物理特征 1.2.2 火星气候环境与地形地貌 1.2.3 火星的卫星 1.3 火星探测任务 参考文献 第2章 火星探测转移轨道基础理论 2.1 火星探测中的时间系统 2.1.1 时间系统 2.1.2 时间系统之间的转换 2.2 火星探测中的坐标系统及其转换 2.2.1 地心坐标系统 2.2.2 日心坐标系统 2.2.3 火心坐标系统 2.3 火星探测中的二体轨道力学理论 2.3.1 二体动力学方程 2.3.2 二体问题的积分常数 2.3.3 开普勒方程求解 2.3.4 位置、速度矢量与轨道根数 2.4 火星探测中的基本轨道设计方法 2.4.1 兰伯特问题 2.4.2 引力影响球 2.4.3 圆锥曲线拼接原理 参考文献 第3章 火星探测脉冲转移轨道设计与优化 3.1 火星探测发射机会搜索 3.1.1 双曲逃逸轨道参数 3.1.2 发射机会搜索的等高线图法 3.1.3 火星探测发射机会分析 3.2 火星探测多脉冲转移轨道优化设计 3.2.1 最优多脉冲转移的主矢量方法 3.2.2 考虑发射约束的多脉冲主矢量优化方法 3.2.3 火星探测多脉冲转移轨道设计与分析 3.3 火星探测脉冲转移轨道的精确设计 3.3.1 精确转移轨道设计问题描述 3.3.2 火星探测精确转移轨道设计方法 3.3.3 火星探测精确转移轨道设计实例与分析 3.4 火星探测转移轨道中途修正策略 3.4.1 火星探测转移轨道中途修正方法 3.4.2 火星探测转移轨道中途修正实例分析 参考文献 第4章 火星探测连续小推力转移轨道设计与优化 4.1 连续小推力转移轨道优化设计问题描述 4.1.1 连续小推力转移轨道动力学模型 4.1.2 连续小推力转移轨道优化设计问题描述 4.2 火星探测连续小推力转移轨道优化设计的配点法 4.2.1 标准配点轨道优化设计方法 4.2.2 基于笛卡儿模型的改进配点法