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第1章 绪论1

1.1 深空探测的意义1

1.2 深空探测任务综述1

1.2.1 月球探测1

1.2.2 火星探测4

1.2.3 金星探测7

1.2.4 水星探测7

1.2.5 木星探测8

1.2.6 土星探测9

1.2.7 天王星、海王星和冥王星探测10

1.2.8 太阳探测11

1.2.9 小行星和彗星探测11

1.2.10 宇宙观测12

1.3 深空探测轨道设计方法13

1.3.1 基于脉冲的直接转移轨道13

1.3.2 借力飞行技术16

1.3.3 n体引力场下的低能轨道设计技术25

1.3.4 先进小推力推进技术40

1.4 本书结构安排50

参考文献52

第2章 基于脉冲的直接转移轨道55

2.1 Lambert问题55

2.2 Pork-Chop图57

2.2.1 Pork-Chop图绘制方法57

2.2.2 相合周期62

2.2.3 偏心率和轨道倾角对发射窗口的影响64

2.3 本章小结69

参考文献70

第3章 借力飞行技术71

3.1 引力影响球和圆锥曲线拼接71

3.2 借力飞行理论74

3.2.1 无推力的借力飞行技术74

3.2.2 有推力的借力飞行技术77

3.2.3 算例：地火单次借力轨道79

3.3 确定多次借力飞行序列85

3.4 深空机动技术91

3.4.1 算例：含有深空机动的地—火单次借力轨道94

3.4.2 算例：含有深空机动的地—木多次借力轨道105

3.5 本章小结111

参考文献112

第4章 B平面和轨道修正116

4.1 B平面116

4.1.1 期望打靶点的确定119

4.1.2 真实打靶点的确定119

4.2 打靶法121

4.3 轨道修正机动算例124

4.4 本章小结129

参考文献130

第5章 圆型限制性三体问题和不变流形131

5.1 引言131

5.2 动力学模型131

5.3 平动点135

5.4 雅可比积分常数137

5.5 Hill域138

5.6 L1和L2附近的相空间143

5.7 Halo轨道的计算149

5.7.1 微分修正方法152

5.7.2 Halo轨道的微分修正算法154

5.8 流形的计算157

5.9 本章小结163

参考文献164

第6章 流形拼接165

6.1 流形拼接法简介165

6.2 四体问题的简化模型166

6.3 日—地—月—航天器限制性四体系统模型分析167

6.3.1 地—月旋转坐标系下航天器的动力学方程168

6.3.2 日—地旋转坐标系下航天器的动力学方程170

6.4 坐标系转换173

6.5 流形拼接的计算175

6.6 仿真算例179

6.7 本章小结184

参考文献185

第7章 地一月低能转移轨道187

7.1 引言187

7.2 动力学模型188

7.3 两脉冲低能转移轨道190

7.3.1 构造优化问题191

7.3.2 多重打靶方法192

7.3.3 解析梯度信息194

7.3.4 弹道捕获198

7.3.5 使用并行计算寻找局部最优解199

7.3.6 仿真结果和分析201

7.4 本章小结209

参考文献210

第8章 基于直接法的二体小推力轨道设计方法212

8.1 引言212

8.2 最优控制和直接配点法212

8.3 低阶的Gauss-Lobatto直接配点方法214

8.4 任意阶次的Gauss-Lobatto配点方法217

8.5 仿真算例221

8.5.1 求解简单的最优控制问题221

8.5.2 二体小推力轨道转移问题225

8.6 本章小结231

参考文献232

第9章 基于间接法的三体小推力轨道设计方法234

9.1 引言234

9.2 动力学模型234

9.3 构造打靶函数235

9.3.1 最省推进剂问题和最省能量问题235

9.3.2 最省时间问题240

9.4 解析梯度信息241

9.5 开关检测技术244

9.6 协态控制转换方法248

9.7 仿真结果和分析250

9.7.1 最省时间问题250

9.7.2 最省能量和最省推进剂问题254

9.8 本章小结259

参考文献260

第10章 STK深空轨道设计263

10.1 Asgrogator模块简介263

10.2 地—火直接转移轨道274

10.3 地月L1转移轨道286

参考文献303