深空探測動力學與控制

前言

自1959年蘇聯成功發射了“月球”2號探測器以來，世界各國發射的包括月球探測器在內的深空探測器達到了240多顆。經過20世紀80年代短暫的低潮後，進入21世紀，航天界迎來了第二次深空探測熱潮。與此同時，我國成功發射了“嫦娥”系列月球探測器，提出了以月球探測為突破口，開展深空探測活動的策略，對火星及更遠天體的探測正在論證和規劃。早期的深空探測器軌道控制與設計方法基於的動力學模型是簡單的二體模型，軌道推進使用可等效為脈衝的大推力化學推進。然而，第二次深空探測熱潮更加強調方案和技術的創新，如提出了拉格朗日點附近的周期軌道、懸浮軌道、兩個天體的引力平衡點附近飛行的暈軌道等多種新型的任務軌道；在軌道推進上青睞更高效的方式，如採用產生連續小推力的離子電推進技術、巧妙利用行星引力輔助、探索太陽帆和磁帆等新概念飛行器；傾向於多種類型的導航技術，如大功率地面測控技術和自主導航技術；探測目標的選擇更加廣泛，如近地小行星、柯伊伯帶小天體等，及一次探測多個目標的多任務探測。這些新型的任務軌道和推進方式可以以較低的成本實現更多的任務，相應的軌道動力學研究涉及N體系統、不規則弱引力場特性等，還需要研究連續推力作用下的軌道設計與控制方法等。

作者團隊近20年來一直從事太空飛行器動力學與控制方面的研究工作，前期主要針對的是近地太空飛行器，近10年來轉向深空探測。本書是作者團隊近10年在深空探測動力學與控制方面研究成果的系統總結，其中主要包括了4位教師、8位博士研究生和5位碩士研究生的研究成果。全書由11章內容組成。第0章是緒論，是整書的引導和概要介紹，為了方便讀者閱讀本書各個章節的專題內容，以綜述的形式集中介紹了共性基礎，及其與本書重點研究問題的關係。除緒論外，每一章都是一個專題研究。

第1章以火星探測任務為背景，系統地研究並介紹脈衝推進模型下行星探測軌道最佳化設計方法。第2章以光學自主導航為例，系統地研究並介紹深空自主導航的基本概念和方法。第3章系統地研究引力輔助技術，其中有複雜的最佳化問題迄今尚未徹底解決。第4~6章研究連續推力模型下的深空軌跡最佳化方法，這是近幾年國際上的熱點問題，也是理論上尚未完全解決的難題。其中第4章介紹基本方法；第5章研究與同倫方法相結合的間接最佳化法；第6章研究運用偽普法的直接最佳化法。第7章研究小行星附近不規則引力場中的軌道理論，這是近年新興起的課題，也是尚未形成完整理論體系的問題。第8章研究小行星探測制導與控制問題，給出附著、伴飛和飛越探測制導與控制的典型方法。第9章研究三體問題中軌道問題，包括拉格朗日點附近的軌道理論，以及與其相關的不變流形及其之上的軌道設計方法。第10章研究太陽帆飛行器新型任務軌道，給出逆向軌道、雙逆向軌道等若干種新型軌道。

本書的緒論由李俊峰、寶音賀西編寫，第1章由李俊峰、李軍鋒編寫，第2章由寶音賀西、崔文編寫，第3章由李俊峰、陳楊編寫，第4章由寶音賀西、蔣方華、郭鐵丁編寫，第5章由蔣方華、李俊峰編寫，第6章由李俊峰、郭鐵丁、蔣方華編寫，第7章由寶音賀西、于洋編寫，第8章由寶音賀西、陳楊編寫，第9章由龔勝平、寶音賀西編寫，第10章由李俊峰、曾祥遠編寫。書中的算例一部分由龔勝平博士和蔣方華博士完成，另一部分由研究生陳楊、于洋、郭鐵丁、曾祥遠、崔文、李軍鋒完成。全書統稿由李俊峰、寶音賀西、蔣方華負責。

深空探測動力學與控制

基本介紹

前言

目錄

相關詞條

熱門詞條