嫦娥二号卫星飞越Toutatis小行星转移轨道设计

嫦娥二号卫星在国际上首次成功实现从日-地拉格朗日L2点飞越探测小行星的任务.本文针对该任务的转移轨道设计问题,提出了满足时间节点约束、测控约束及燃料约束的拟流形摄动多节点转移轨道方案.首先,基于圆型限制性三体系统拟周期轨道的流形理论,分析了嫦娥二号卫星Lissajous轨道及其不稳定流形,给出了该流形延展与Toutatis小行星轨道的空间关系;然后,基于星历模型,提出了拟流形摄动法分析飞越Toutatis小行星的机会,得到了转移轨道的初值;最后,基于DE405星历模型、高精度动力学模型及小行星星历,采用多级微分修正法,得到满足约束的转移轨道方案.嫦娥二号卫星于2012年4月15日和6月1日进行两次变轨机动,2012年12月13日近距离成功飞越4179Toutatis小行星.工程飞行试验结果验证了嫦娥二号卫星从日-地拉格朗日L2点飞越探测4179Toutatis小行星轨道设计方案的正确性和可行性.