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近地小行星远距离逆行轨道监测布局与效能评估

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深空探测学报（中英文） 2024年第2期11卷 184-194页

作者：张嵬李润道施晓廉武迪袁渊王伟上海卫星工程研究所上海201109 清华大学航天航空学院北京100084

针对近地小行星地基监测系统对日不可见盲区限制、监测体系发现与编目能力不足等问题,提出了天基远距离逆行轨道4星监测系统解决方案,据此定量化分析了天基监测系统对上述问题的解决能力,建立了配套的效能评估模型,给出了对应评估软件... 详细信息

针对近地小行星地基监测系统对日不可见盲区限制、监测体系发现与编目能力不足等问题,提出了天基远距离逆行轨道4星监测系统解决方案,据此定量化分析了天基监测系统对上述问题的解决能力,建立了配套的效能评估模型,给出了对应评估软件的实现流程,按照可见光和红外谱段完成了各要素整合后得到评分。通过分析评估,印证了远距离逆行轨道监测布局对地基监测系统不可见盲区全时可见的补偿效能,以及对目标发现编目能力的提升,可为后续天基监测体系的建设提供设计参考。

关键词：近地小行星天基监测远距离逆行轨道系统布局盲区补偿效能评估

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远距离逆行轨道上的近距离自然及受控编队

航空学报 2023年第5期44卷 224-236页

作者：杨驰航符弘岚张皓中国科学院空间应用工程与技术中心太空应用重点实验室北京100094 中国科学院大学北京100049

远距离逆行轨道(DROs)是地月空间中一族稳定的周期轨道,适用于地月空间站等长期任务。为维持任务的长期存在,交会对接及编队飞行等任务是必要的。因此有必要分析远距离逆行轨道上的近距离相对运动解,并进行编队设计。首先,基于Floquet... 详细信息

远距离逆行轨道(DROs)是地月空间中一族稳定的周期轨道,适用于地月空间站等长期任务。为维持任务的长期存在,交会对接及编队飞行等任务是必要的。因此有必要分析远距离逆行轨道上的近距离相对运动解,并进行编队设计。首先,基于Floquet理论得到了远距离逆行轨道上的近距离线性化相对运动的基础解集,并对其解进行了分类与分析。其次,以基础解集中的自然周期解为基础设计了伴飞编队,并对其特性进行了全面分析。之后,针对圆形受控绕飞编队做了详细的分析,可用于指导后续受控编队的设计。最后,设计了两点之间的安全转移编队,可用于任意两点之间的转移,并保证转移过程中主星与副星之间具有足够的安全距离。

关键词：圆型限制性三体问题远距离逆行轨道相对运动编队设计 Floquet理论

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地月空间的远距离逆行轨道族及其分岔研究

北京航空航天大学学报 2022年第12期48卷 2576-2588页

作者：陈冠华杨驰航张晨张皓中国科学院空间应用工程与技术中心太空应用重点实验室北京100094 中国科学院大学北京100049

地月系统中存在着一类绕月逆行、高度稳定的轨道族,称为远距离逆行轨道族(DRO)。以圆型限制性三体问题(CR3BP)为动力学模型研究了DRO轨道族周边的动力系统结构。利用Broucke稳定性图寻找分叉点,判断分叉类型,基于数值延拓计算分岔后产... 详细信息

地月系统中存在着一类绕月逆行、高度稳定的轨道族,称为远距离逆行轨道族(DRO)。以圆型限制性三体问题(CR3BP)为动力学模型研究了DRO轨道族周边的动力系统结构。利用Broucke稳定性图寻找分叉点,判断分叉类型,基于数值延拓计算分岔后产生的一系列新轨道分支。分叉类型主要有切分叉与多倍周期分叉(从3倍周期开始),轨道维度包含平面轨道族与三维轨道族。计算新轨道族的特征,包括形状、周期、能量、稳定性、双曲流形结构等。探讨周期轨道的轨道周期与能量的关系,以几何化的方式展现分叉结构、多周期轨道的双曲流形结构等。该动力结构将为基于DRO轨道族的地月空间任务提供重要的理论支持。

关键词：远距离逆行轨道分岔多周期轨道数值延拓轨道稳定性

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基于数值延拓的日月综合借力DRO入轨策略

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1176-1186页

作者：张晨中国科学院空间应用工程与技术中心、太空应用重点实验室北京100094

远距离逆行轨道(DRO)是地月空间中的一类周期轨道,这类轨道具有长期稳定、入轨能量低的特点,可作为未来载人月球和载人火星任务的中转站。对于地球至DRO的两脉冲入轨任务,采用日月综合借力(即同时使用弱稳定边界(WSB)和月球借力(LGA))... 详细信息

远距离逆行轨道(DRO)是地月空间中的一类周期轨道,这类轨道具有长期稳定、入轨能量低的特点,可作为未来载人月球和载人火星任务的中转站。对于地球至DRO的两脉冲入轨任务,采用日月综合借力(即同时使用弱稳定边界(WSB)和月球借力(LGA))可以最大化入轨质量,但是这类轨道对初值非常敏感。使用日月综合借力拓展DRO入轨脉冲包络,改进构造方法和提供解析梯度大幅提高多步打靶收敛率,提出2层伪弧长延拓方法进一步降低任务总脉冲。数值仿真采用共振比为2∶1的DRO,脉冲最低解采用“LGA+WSB+2LGA”的飞行模式,飞行时间为123天,近地轨道发射脉冲为3.125 km/s,DRO入轨脉冲仅为19.7 m/s。

关键词： N体问题远距离逆行轨道弱稳定边界月球借力数值延拓

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地月空间DRO环月全球定位卫星星座设计

系统工程与电子技术 2024年

作者：周晨光张仁勇杨驰航中国科学院空间应用工程与技术中心中国科学院大学北京控制工程研究所

本文概述了月球全球定位卫星星座的研究现状，对基于远距离逆行轨道（DistantRetrogradeOrbit，DRO）的环月星座进行了深入研究。首先，以圆型限制性三体模型的平面DRO为初值，以DRO初始相位角、轨道平均周期和z方向运动振幅作为参数描... 详细信息

本文概述了月球全球定位卫星星座的研究现状，对基于远距离逆行轨道（DistantRetrogradeOrbit，DRO）的环月星座进行了深入研究。首先，以圆型限制性三体模型的平面DRO为初值，以DRO初始相位角、轨道平均周期和z方向运动振幅作为参数描述三维DRO，计算了双圆限制性四体模型中保持3年稳定的DRO；然后，借鉴地球轨道Walker星座概念，提出了基于DRO基准轨道等相位差部署的环月星座设计方法；最后，针对卫星总数量均为16颗的DRO环月星座，分析了单基准轨道、双基准轨道和四基准轨道星座的性能，验证了本文DRO环月星座设计方法的有效性。

关键词：月球全球定位卫星星座构型设计远距离逆行轨道 DRO基准轨道

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四体模型下2:1DRO附近的拟周期轨道

北京航空航天大学学报 2024年

作者：王明杨驰航张皓中国科学院太空应用重点实验室中国科学院空间应用工程与技术中心北京控制工程研究所中国科学院大学

地月空间2:1共振远距离逆行轨道（Distant retrograde orbit， DRO）因其长期稳定和全域可达的良好特性，在当前地月空间任务探索中具有重要的战略意义。为了进一步理解2:1DRO附近的相空间结构，同时提供更多的可供选择的停泊轨道，在... 详细信息

地月空间2:1共振远距离逆行轨道（Distant retrograde orbit， DRO）因其长期稳定和全域可达的良好特性，在当前地月空间任务探索中具有重要的战略意义。为了进一步理解2:1DRO附近的相空间结构，同时提供更多的可供选择的停泊轨道，在双圆限制性四体模型（Bicircular restricted four-body problem， BCR4BP）下对两种不同构型的2:1DRO附近的拟周期轨道进行了计算。首先针对目前数值延拓计算拟周期轨道过程较为繁复的缺点，提出了一种自适应延拓方案，该算法可自动调节延拓步长以及添加表征环面所需的离散节点数量，从而在保证环面精度的情况下越过共振区，同时平衡了计算时间。在此基础上，针对BCR4BP中两种不同构型的2:1DRO，分别计算了其附近存在的2D拟DRO 轨道族，进一步分析了其稳定特性。仿真结果显示，所提出的方法能有效差异化处理采样阶次不足与共振奇异，从而得到较为完整的轨道族。

关键词：远距离逆行轨道双圆限制性四体模型拟周期轨道地月空间数值延拓

基于DRO的小行星往返飞越探测轨道设计优化方法

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空间科学学报 2023年第5期43卷 864-874页

作者：董博文于锡峥李明涛王楷铎王有亮中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049

远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbits,DRO)是地月系统内一类稳定的周期性轨道,本文研究航天器从DRO轨道站出发,通过月球和地球引力辅助实现飞越探测近地小行星的往返转移轨道设计方法。通过地月引力辅助作用和中途杠杆机动等技术... 详细信息

远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbits,DRO)是地月系统内一类稳定的周期性轨道,本文研究航天器从DRO轨道站出发,通过月球和地球引力辅助实现飞越探测近地小行星的往返转移轨道设计方法。通过地月引力辅助作用和中途杠杆机动等技术手段减少调整倾角所需的速度增量,扩大在相同速度增量约束下飞越探测小行星的可达范围。同时,通过引入DRO调相轨道,减少DRO逃逸和俘获时的相位约束,将转移轨道段与DRO轨道站的相位解耦,从而降低了该问题的计算复杂度。仿真结果表明,在2 km·s–1的速度增量等约束条件下,通过此研究方法可以实现从DRO轨道站出发飞越探测近地小行星并返回的轨道设计。

关键词：远距离逆行轨道近地小行星 B平面参数月球借力轨道调相