双小行星系统表面动力学环境分析

双小行星系统在太阳系中普遍存在,具有独特的探测价值,揭示其表面动力学环境是实现表面巡游探测的关键。相比于单小行星,双星系统成员间的摄动作用对表面动力学环境存在影响,需要加以专门的分析和研究。以近地双小行星系统(66391)Moshup为例,主、次星均采用多面体引力场模型,通过推导质点在主、次星表面附近的动力学方程,计算出主、次星的表面等效重力和表面坡度,以及表面各点处的最小和最大起飞速度,分析分布规律和成因,特别关注次星对高速旋转主星的周期性潮汐力的影响。在此研究结果的基础上,针对主星和次星分析适合探测器着陆和表面巡游的区域。结果表明:由于旋转离心力的影响,主、次星表面的等效重力分布有随纬度减小而降低的趋势,而坡度主要与局部地形相关,主星的北极高纬度区域和次星南北纬80°以上的区域坡度小,且等效重力较大,适合作为探测器的着陆点或开展表面巡游;次星潮汐力对主星表面重力存在周期性影响;主星表面大部分区域的最小起飞速度小于0.3 m/s,次星表面大部分区域的最小起飞速度在0.10~0.25 m/s之间。由于自转影响,主、次星的最小起飞速度方向几乎全部朝东。

弱引力双小行星系统的低能着陆轨道设计

针对在弱引力双小行星系统环境下,探测器无动力或仅具有微弱机动能力时的表面着陆问题,提出基于不稳定流形和庞加莱截面法的低能着陆轨道设计方法.通过搜索共线平动点附近的周期轨道,计算单值矩阵的特征值及特征向量,求解周期轨道的不稳定流形,大幅减少了着陆过程中的燃料消耗.对于有微弱机动能力的着陆器,提出不稳定流形和下降轨道集拼接的轨道设计方法,获得满足末端约束的低能着陆轨道.通过数值仿真验证:与遗传算法计算双脉冲着陆轨迹方法相比,本文所提方法可以灵活地添加末端约束以及设计目标着陆点,且不需要设计惩罚函数以及进行迭代运算,计算效率高.与完全自然着陆的低能量着陆轨迹相比,该方法能够有效地扩大着陆候选区域.

天体运动的轨道偏心率研究概述——从恒星系统到行星系统

偏心率是描述天体运动轨道的重要参数之一,能够为揭示天体的动力学演化提供重要线索,进而帮助理解天体形成与演化的过程及背后的物理机制.随着天文观测技术的不断发展,人们对于天体运动轨道的研究已经走出太阳系,包含的系统也从大质量端的恒星系统延伸到了低质量端的行星系统.聚焦天体轨道偏心率研究,回顾了目前在恒星系统(包括主序恒星、褐矮星以及致密星)和行星系统(包括太阳系外巨行星以及"超级地球"、"亚海王星"等小质量系外行星)方面取得的进展,总结了不同尺度结构下偏心率研究的一些共同之处和待解决的问题.并结合当下和未来的相关天文观测设备和项目,对未来天体轨道偏心率方面的研究工作进行了展望.

HD 82943行星系统的2:1共振与稳定性

用直接数值积分方法通过模拟不同的行星构型探讨了HD82943行星系统(由两颗共振的巨行星组成)的长期动力演化,同时,还研究了在相空间的轨道运动.在对系统长达107年数值积分中,发现所有的稳定轨道均与2:1共振相关联.典型地,在相同的时标内,两个共振幅角θ1和θ2同时(或其中之一)存在秤动.由于共振幅角在一定范围内的秤动,因而使两颗行星轨道半长径被约束而表现为规则运动模式.另外,利用分析模型(包含了外行星偏心率e2的因素),还讨论了对于不同取值的e2和相对近星点经度θ时,内行星在相空间的运动,并发现2:1轨道共振对于相对较小的e2以及当θ=0°时易于保持.此外,适中的e2将导致系统的两颗行星进入深度共振状态.再者,分析模型和数值计算的结果吻合得很好,两者都揭示了行星系统的2:1共振结构.

太阳系外行星系统的形成及未来探测计划

太阳系外行星的探测与研究是目前国际上的前沿热门领域。近年来,随着一些关键探测技术的突破,以及空间望远镜的使用,相继发现了900多颗太阳系外行星。这些太阳系外行星系统的发现,对现有的行星形成和演化模型提出了新的挑战。首先介绍了两种目前比较公认的行星形成机制,并提出了系外行星探测的一些热点问题,指出未来太阳系外行星系统的探测计划重要目标之一是发现宜居行星。最后,简单介绍了将要实施或正在实施的一些国际国内太阳系外行星的探测计划。

HD 12661行星系统构形的形成与稳定性

最近的多普勒观测表明恒星HD 12661周围存在两颗中等偏心率轨道上运行的行星,内行星的最小质量为2．3木星质量,轨道周期为263．6天;外行星的最小质量为1．57木星质量,轨道周期为1444．5天．该系统的稳定性要求两颗行星处在平运动轨道共振．用数值方法研究了该系统形成初期在恒星气体盘作用下的轨道迁移与稳定性,计算了行星在迁移中被平运动共振俘获的概率．发现这两颗行星目前很可能正处在11:2平运动共振边缘,且运动是混沌的,从而澄清了关于系统目前构形的不同说法,并且很可能在系统形成后行星迁移到目前构形时,气体盘几乎消失了．

有行星系统恒星的金属丰度研究

计算了 7颗类太阳恒星 (带有类似太阳的行星系统 )的大气参数和多种金属元素的丰度 ,所有样本星的金属丰度平均值为 0 .10 1,其中HD982 30的值为 - 0 .2 71,相对其余 6颗星的值小很多 (其余 6颗星的平均值为 0 .184 ) ,比银盘附近类太阳星的平均值 ([Fe/H]≈ - 0 .3)相对较高 .

GJ876行星系统中潜在类地行星研究

用数值积分方法模拟探讨了GJ876行星系统中存在潜在类地行星的可能性．结果表明分别产生于内外两颗巨行星的长期共振v1和v2可激发类地行星（其轨道半长轴分布在0．21AU≤α〈0．50AU之间）的偏心率，并使它们在极短时间内被抛射出系统．然而，从动力学角度而言，类地行星潜在存在区域可分布在0．50AU≤α≤1．00AU之间，其能在系统中10^5年时间尺度上稳定地存在．

原行星盘对行星系统形成及演化的影响

系外行星的探测是近年来炙手可热的话题，尤其是类地行星的探测．随着观测数据的不断积累，以及NASA的Kepler卫星的升空，越来越多的系外行星系统和类地行星被探测到，这将极大地丰富系外行星和系外行星系统的样本，为我们提供更多的素材，使我们对系外行星的形成、演化等过程有更加深刻的认识．

同步双小行星系统共振轨道设计

研究了同步双小行星系统中共振轨道的设计方法及演化规律。首先,基于双椭球模型建立探测器运动方程,并给出共振轨道初值选取方法。然后,利用改进并行打靶法,提出一种双小行星系统平面共振轨道两步修正方法。同时结合稳定性理论及分岔理论,给出双小行星系统三维共振轨道生成和延拓方法;最后,以双小行星系统1999KW4为例,设计了共振比为1∶1,1∶2,1∶3,1∶4,2∶3的平面和空间共振轨道族,并分析了共振轨道的特性及轨道周期和轨道能量的变化规律。给出的双小行星系统中共振轨道的设计方法具有普适性,对未来双小行星系统探测任务中的轨道设计具有一定的参考意义与借鉴价值。

系外行星系统中潮汐和共振的动力学研究

近年来，行星形成理论与行星系统动力学已经成为天文学研究的一个重要领域．随着系外行星探测的不断深入，各种与太阳系相比特征迥异的系外行星系统被发现．大批离恒星极近的行星被发现，它们的周期只有几天，从而会受到强烈的潮汐耗散作用．很多多行星系统中相邻行星的周期比都接近简单整数比，这预示着它们很可能处在平运动共振。

系外行星系统潮汐效应研究

本文利用数值模拟方法研究了3个单行星系统和两个双行星系统的潮汐演化过程,主要内容如下：（1）对于单行星系统,研究了WASP-43、GJ1214和Kepler-10（Keple-10c的引力作用作为摄动效应考虑）3个系统的潮汐演化过程.研究结果表明,潮汐效应使它们的轨道衰减和圆化,从而形成现在的轨道.对于Kepler-10b的演化过程研究,除潮汐效应外,还分别考虑了广义相对论效应、伴星效应和恒星四极矩效应．结果表明：后3种效应对轨道的衰减和圆化都可忽略；但这4种效应都引起了Kepler-10b轨道的近星点进动，数值模拟的进动周期与理论值相吻合。

双体小行星系统平衡态与稳定性研究

由于双体小行星独特的运动形式可为行星的演化提供重要线索,因而成为小行星探测中的热点目标。基于双椭球体模型研究了双小行星系统的相对运动、平衡态及稳定性。首先基于双椭球的全二体模型建立了双星系统相对运动的动力学方程;其次利用拉格朗日方程,通过求解系统角动量和能量,建立了双星系统平衡态对应的状态约束;最后给出了通过零速度状态曲面判断双星系统平衡态稳定性的一般性方法,在此基础上分析了小行星物理参数变化对系统平衡态稳定性的影响。研究可为未来双体小行星系统探测任务中的轨道设计与控制提供重要的理论参考。

系外行星系统掩星周期变化研究进展

在掩星法发现的系外行星系统中,如果存在其他未知的伴星绕同一颗恒星运动,掩星行星由于受到伴星引力的影响,运动轨道将发生变化,轨道周期不再是常数,而是变化的。利用这种变化探测掩星系统中的其他行星,已成为一种新的方法。主要介绍了未知行星与掩星行星之间的引力作用引起的掩星周期变化效应,以及掩星周期变化法探测系外行星的理论和研究进展状况,最后简要讨论了几种影响掩星周期变化的其他因素:共轨行星、卫星、潮汐效应、相对论效应及恒星的引力四极矩等。

太阳系外行星系统构型的形成与动力学

自从Maryor和Queloz于1995年在51Pegb周围发现了第1颗主序恒星系统内的行星以来，人类已经利用越来越精密的探测方法获得了更多的太阳系外行星系统的信息．截至2010年3月，人类已经探测到了431颗太阳系外行星，其中包含了45个多行星系统．从统计结果来看，

双小行星系统不规则引力场中的共振轨道动力学研究

以双小行星系统66 391 Moshup为例,考虑小行星引力场的不规则性,采用多面体–椭球引力场模型研究双小行星系统附近的共振轨道动力学,通过打靶法计算得到探测器的共振轨道,并延拓求解了一系列的共振轨道族,分析其稳定性与分岔特点,基于共振轨道流形设计了同宿转移轨道。研究结果表明:引力场的不对称性导致不存在严格的平面共振轨道,且对轨道的稳定性与分岔特性也存在一定的影响;借助共振轨道的稳定特性是转移轨道设计的一个有效途径。

美科学家发现最拥挤行星系统有助于更多了解行星形成与演化

开普勒望远镜日前发现了一个太阳系外的恒星系统,其已知6颗行星中的5颗被紧密排列在母星的周围,从而形成了一个最为稠密的＂行星环＂。在过去的15年中,天文学家已经找到了数百个恒星系统,而它们都以各自离奇的方式存在。如今,这一新发现的系统提供了独一无二的途径,

科学家发现系外行星系统:最近相距5倍地月距离

新浪科技汛北京时间6月27日消息，据国外媒体报道，在你观赏夜空时，一轮明月从东方地平线上缓缓升起一定是最美丽的景致之一。那么现在请你想象一下这样一幕场景：一颗看上去比月亮大上三倍的气态巨行星缓缓从地平线上升起，而你的脚下，是一片岩浆流淌的熔融世界。这样一个世界并非虚构之作，而是真实地存在于新发现的开普勒一36行星系统之中。

开普勒发现新行星系统

新华社华盛顿2月20日电（记者任海军）美国航天局20日宣布，天文学家利用开普勒太空望远镜发现了一个新行星系统，其中一颗行星是迄今发现的围绕与太阳类似恒星运行的最小行星。