太陽帆繩系小行星動力學(xué)與控制研究.pdf

1、近地小行星撞擊地球雖是小概率事件，但其可能性不容忽視。為防御小行星，科學(xué)家們已提出多種緩解小行星威脅的方案。本文介紹了一種利用太陽帆—小行星繩系系統(tǒng)在不破壞小行星結(jié)構(gòu)和成分的條件下改變小行星軌道的方法。文中首先在繩系質(zhì)量塊系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，加入太陽帆受到的太陽光壓力，建立了太陽帆—小行星繩系系統(tǒng)的動力學(xué)模型。然后提出了以偏移距離最大為目標的連續(xù)時間最優(yōu)控制問題，使用勒讓德偽譜法將連續(xù)最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題，并使用序列二次規(guī)劃方

2、法進行求解。仿真結(jié)果表明，利用太陽帆—小行星繩系系統(tǒng)能夠有效地對小行星的軌道產(chǎn)生影響，使其偏離原始軌道，且能避免因太陽帆與小行星的相對運動引起的系繩纏繞問題；太陽帆的面積是影響太陽帆—小行星繩系系統(tǒng)改變小行星軌道能力的一個主要因素。
　　為了解決小行星的自轉(zhuǎn)給小行星探測、小行星防御等造成的困難，本文提出了使用繩系太陽帆減緩小行星自轉(zhuǎn)的方案。首先對普通航天器在小行星旋轉(zhuǎn)引力場中的運動學(xué)方程進行改進，得到了繩系太陽帆在小行星固連坐標系