太阳帆航天器三维人工平动点变化特性研究

本文研究了太阳帆航天器在光压因子、锥角和钟角共同作用下的三维人工平动点的变化特性。在光压因子较小的时候,五个平动点会拓展成五个不相连的"人工"平动点面。随着光压因子增大,平动点面SL3,SL4和SL5将逐渐扩大并互相融合,最终延展至SL1与之融合。而平动点面SL2则始终保持独立的球面,只随着光压因子的增大而扩大但不与其它平动点面发生融合。平动点位置的改变,意味着对应的周期轨道也随之改变,这为平动点周期轨道的转移等任务提供了有效参考。

平动点轨道的动力学与控制研究综述

平动点轨道在深空探测领域具有重要的应用价值,引起了国内外航天界的密切关注。详细介绍了平动点轨道的发展历史,并深入剖析平动点附近的相空间结构和同\异宿连接的力学机制;论述Halo轨道转移方式的实现、轨道维持策略及平动点轨道的姿态描述,然后讨论了实现深空组网的平动点星座建立。平动点具有十分丰富的内容,在轨道动力学其他领域亦有扩展,细致分析了平动点理论在地月转移、太阳帆轨平动点以及近地编队飞行等方面的应用。

小推力限制性三体系统下稳定平动点附近的高阶解

小推力可使得限制性三体系统下的非平衡点转变为人工平动点,处于该点的航天器在会合系下与两主天体相对静止.人工平动点丰富了经典限制性三体系统的平动点轨道资源,可较大程度地满足深空任务对平动点轨道的需求,从而使得任务设计更加灵活.稳定人工平动点附近的轨道有较好的稳定性,以此为任务轨道只需少许的燃料消耗即可实现轨道保持.考虑到稳定人工平动点的动力学性质,将其附近的拟周期轨道展开为长周期振幅、短周期振幅以及垂直周期振幅的级数解形式,构造了任意高阶的级数解.构造的级数解可较好地近似人工平动点附近的运动,并且表征这些轨道的参数有助于平动点任务的轨道设计.为了研究级数解的适用范围,最后对其收敛域进行了计算.

大面质比太阳帆航天器Lissajous轨道转移研究

考虑在Lissajous轨道上工作的太阳帆航天器,会受到地球阴影或太阳风等影响,造成航天器无法工作的情况,利用太阳光压作为推力提前进行Lissajous轨道转移。由于光压参数(锥角、钟角和光压因子)会改变平动点位置,利用新旧平动点流形拼接的方法,让逃逸航天器转移到新Lissajous轨道上,实现日地L2点的拟周期轨道转移。仿真结果证明除了改变锥角、光压因子外,钟角也能实现轨道转移,且光压因子对拟周期轨道的影响会比另外两项大。文章创新点在于首次利用三维人工平动点实现异宿Lissajous轨道转移,为太阳帆航天器在日地平动点周期轨道的转移以及躲避地球阴影等方面提供了参考。