月球探測器低能量返回軌道問題研究.pdf

1、基于中國嫦娥探月工程的背景，考慮到基于二體問題的傳統(tǒng)月地轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射成本高，有效載荷較小等問題。論文研究了借助太陽引力由月球返回地球的低能軌道的設(shè)計策略。論文首先基于圓形限制性三體問題設(shè)計月地返回標(biāo)稱軌道，在此基礎(chǔ)上在四體模型下研究更加精確，具有實際工程應(yīng)用價值的月地低能返回軌道策略。
　　為在不影響精度情況下快速簡便的分析月地低能返回軌道特性，研究首先將日、地、月、航天器四體系統(tǒng)分拆為日、地、航天器和地、月、航天器兩個三體系統(tǒng)，

2、并選擇共線平動點Halo軌道上的不變流形作為軌道轉(zhuǎn)移通道。在此基礎(chǔ)上分析了一種改進Richardson結(jié)果的Halo軌道三階近似解析解，求取了日地系和地月系下Halo軌道衍生的各支穩(wěn)定流形和不穩(wěn)定流形，并詳細(xì)的分析了Halo軌道與不變流形的關(guān)系，給出了一種快速計算不變流形的算法。
　　其后，在三體問題下研究了借助太陽引力的月地返回軌道逃逸通道的唯一性；指出了對于從月球駐泊軌道出發(fā)，返回地球的近地軌道的月地轉(zhuǎn)移策略，其對應(yīng)的LL2點

3、Halo軌道振幅和EL1、EL2點Halo軌道振幅的范圍。研究了地月相位與流形在Poincaré截面相交關(guān)系，限定了設(shè)計月地低能返回軌道的月地相位的范圍。
　　在此基礎(chǔ)上，提出了構(gòu)建基于不變流形而能夠穿越平動點周期軌道面的穿越軌道的思路，設(shè)計了基于穿越軌道的月地轉(zhuǎn)移方案，說明了穿越軌道可以通過改變初狀態(tài)內(nèi)單矢量生成的原理。在三體問題的框架下發(fā)現(xiàn)了一類經(jīng)EL1點或EL2點返回，可以在拼接截面零速度增量變軌，較Hohnmman變軌節(jié)省