主小行星带对火星轨道长期动力学影响评估

“天问一号”任务的成功实施标志着我国正迈向月球以外更远的深空,面临着更为复杂的空间动力学环境,探测难度将不断增大.小行星带毗邻火星,不完全考虑其产生的摄动会严重影响火星轨道动力学参数解算精度,进而间接影响太阳系历表构建和高精度火星探测任务实施.为研究主带小行星动力学影响,本文先分析了主带小行星的分布特性,建立了太阳系动力学积分环境,结果表明:除火星外的内太阳系行星轨道积分10年与DE421的差异小于15 m,火星轨道积分差异约百米量级.基于点质量模型、单环模型和最新六环模型估算了其对火星轨道的影响,积分10年误差分别约为2 km,31.3 m,2 m.最后讨论了环模型与太阳系行星轨道参数共同解算情况,证实了环模型参数修正后火星距离观测量残差理论上可进一步降低至亚米级,同时发现仅利用距离观测量行星初始轨道根数在Z轴方向上解算误差较大.