基于金星借力的黄道面外日冕探测器轨道设计

针对向太阳高纬发射日冕探测器科学任务,对借金星引力探测器轨道设计进行了研究。用圆锥曲线拼接法给出了地球逃逸轨道参数中的升交点赤径和近地点幅角的解析解,保证了快速设计轨道。分析数组飞往金星的日心过渡轨道发现:首次飞入金星影响球前探测器日心轨道偏心率较大,是保证多次借金星引力提高倾角的关键;当探测器日心轨道偏心率接近零时,借力后轨道倾角不会继续提高。设计了与金星轨道周期相等的三次金星借力轨道,倾角最终达到黄纬20°以上。     

空间探测器的飞行原理

空间探测器是除卫星、宇宙飞船、航天飞机外的又一种航天器,它的目标是对深空中的天体(如恒星、行星、卫星、彗星等)进行探测。空间探测器离开地球时,必须获得足够大的速度才能摆脱地球引力,实现深空飞行。探测器沿着与地球轨道和目标行星轨道都相切的日心椭圆轨道(双切轨道)     

基于地球引力变轨的日冕探测器轨道设计

研究了相对黄道面有一定倾角的探测器轨道设计的问题。以金星借力轨道设计为例,分析了轨道偏心率与轨道倾角增量之间的关系。根据C3匹配原理搜索了“地球-中间天体-地球”多天体交会的发射窗口。最后,设计了与地球轨道周期相等的三次地球借力轨道,该轨道倾角可以达到黄纬30°以上。理论分析及仿真结果表明:基于地球引力设计此类轨道时,应采用多天体交会方案,才能既保证地球逃逸能量低,又保证首次飞入地球影响球前轨道偏心率较大的双重指标;同时应采用多次地球借力方案,该方案具有每次借力后轨道偏心率逐渐减小的特点,当其减小到零时,再次借力后轨道倾角不会继续增加。     

基于不同动力引力辅助模型的木星转移轨道设计

针对木星转移轨道设计中动力引力辅助模型选择问题展开了研究。首先,介绍了近心点机动和甩摆后机动2种动力引力辅助模型,给出了2种模型下最优脉冲机动速度增量的解算方法;然后,基于动力引力辅助模型,提出了包含引力辅助的行星际转移轨迹初始设计方法;最后,以木星探测任务转移轨迹设计为例,对比了不同动力引力辅助模型下探测器的燃料消耗情况。仿真结果表明:相比于甩摆后机动方式,近心点轨道机动方式更加节省燃料。基于近心点机动引力辅助模型,最终完成了金星-地球-地球引力辅助序列的木星转移轨迹初始设计,为我国未来采用引力辅助方式的深空探测任务提供了一定的参考。     

轨道倾角对地球同步轨道通信卫星外热流影响分析

我国传统地球静止轨道(GEO)卫星外热流经验已不满足当前地球同步轨道(GSO)通信卫星热设计需求。为此,文章针对小倾角GSO卫星和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星开展姿态控制策略、轨道倾角及升交点赤经对卫星外热流的影响规律研究。分析结果表明：对于小倾角GSO卫星,姿态与轨道升交点赤经对南北面外热流有不容忽视的影响;对采用实时偏航控制的IGSO通信卫星,应关注太阳翼红外热流对卫星本体的影响。     

太阳同步兼回归轨道的控制方法

本文给出了太阳同步兼回归轨道的一种控制方法,并提出用偏置半长轴补偿倾角误差引起的地面轨迹漂移。在轨道保持中采用了超调模式。 该方法适用于地球观测卫星的普遍情况,并可用于这类卫星的轨道设计。     

人造卫星轨道知识

人造卫星的运行轨道为人造卫星环绕地球运动时,其质心的运动轨迹。 顺行轨道为人造卫星运行方向与地球自转方向相仿的轨道,其轨道倾角位于区间(0°,90°)。逆行轨道为人造卫星运行方向与地球自转方向相悖的轨道,其轨道倾角位于区间(90°,180°)。极地轨道为轨道倾角等于90°的轨道。     

金星奥秘的探索

金星在太阳系中的位置 金星是太阳系的第二个行星,轨道位于地球与水星的轨道之间。与火星轨道比较,金星轨道更靠近地球轨道。     

深空探测器多次引力辅助转移轨道全局搜索

介绍行星引力辅助近似模型,包括近行星点无动力和有动力两种方式;采用开普勒轨道拼接法与双脉冲Lambert算法,建立多次引力辅助转移轨道的参数优化模型;通过广度优先搜索算法对引力辅助行星序列进行穷举,对发射窗口和天体间转移时间进行离散化网格搜索,每一步网格搜索后均采用合理的定界剪枝方法,减少后续计算量。这种全局搜索方法不需要提前指定引力辅助行星序列,并可得到对应不同飞行时间以及不同引力辅助次数的搜索结果,获得若干多天体引力辅助转移轨道初步结果,为进一步局部优化设计奠定基础。文章给出几组全局搜索算例,得到从地球到火星、木星和土星的多次引力辅助转移轨道,验证了全局搜索方法的有效性。     

火星探测器轨道

火星探测器的运动可分为 3个阶段 :绕地心 (地球质心 )运动阶段 ,绕日心 (太阳质心 )运动阶段 ,绕火心(火星质心 )运动阶段。在飞行时间最长的绕日心运动阶段 ,火星探测器相对于日心的运动轨道视其飞出地球引力作用球 (半径约 930 ,0 0 0km)时相对于日心的速度不同 ,可以为以日心为焦点的椭圆或抛物线或双曲线。当速度量值小于该处逃逸太阳的速度 (指从该处出发能飞离太阳引力场的最小速度量值 )时 ,轨道为椭圆 ;等于逃逸速度时 ,轨道为抛物线 ;大于逃逸速度时 ,轨道为双曲线。地球和火星绕太阳的公转轨道为两个基本同面的椭圆。地球公转轨…     

知识资料窗

知识资料窗太阳同步轨道轨道平面绕地球自转轴旋转的方向与地球公转方向相同、旋转角速度等于地球公转的平均角速度（即０．９８５６度／天或３６０度／年）的人造地球卫星轨道，称作太阳同步轨道。太阳同步轨道的倾角都大于９０°，即它是一条逆行轨道。在圆轨道时，倾角...     

NASA发射“开普勒”望远镜

德尔它2—7925—10L型火箭3月7日在卡纳维拉尔角空军站发射了NASA新的“开普勒”太空望远镜。该探测器很有可能改变人类对宇宙的看法。它的发现还有望从根本上改变人类对自身的认识。它将运行在尾随地球的一条日心轨道上．绕太阳运行一圈要用371天时间。它将把“目光”投向银河系中数万颗恒星．寻找大小与地球相仿、处在可支持生命的轨道区域内的行星．所瞄准的恒星区域约相当于人伸开手臂后手掌能挡住的一片区域。     

日地Halo轨道的多约束转移轨道分层微分修正设计

针对日-地系统L1点（简称SEL1点）Halo轨道转移轨道设计中存在的多约束与初值敏感性问题,提出一种基于分层微分修正与初值多项式的设计方法。首先定义平动点转移轨道设计过程中存在的约束条件,然后根据不同的终端约束条件,重点给出了同时考虑轨道高度、轨道倾角、升交点赤经与航迹角等多约束条件下的分层微分修正方法。通过分析约束变量与控制变量之间的关系,得到能够解决微分修正初值问题的初值表达式。最后在多约束条件下设计了从轨道高度为200km的地球停泊轨道到SEL1点Halo轨道的转移轨道。仿真结果表明,分层微分修正方法能够处理多约束问题,且初值表达式可以为微分修正提供良好的初始条件,从而保证算法收敛,方法具有较好的实用性。     

考虑地球扁率的大椭圆轨道编队飞行优化设计

大椭圆轨道上卫星编队的相对运动特性及其所受摄动力的影响给编队轨道设计者提出了新的挑战.本文总结了大椭圆轨道卫星编队的五种基本形式,利用数值积分法计算了主星轨道倾角、近地点角和平近点角初值对地球扁率作用下基本编队形式相对位置极值点漂移量的影响规律.结合零J2项摄动条件,提出基于主星平近点角初值的J2项编队相对轨道优化设计方法,进而获得瞬时根数描述的编队初始条件.仿真算例表明：优化设计结果可以明显降低大椭圆轨道编队卫星的相对漂移量,与平根数描述的编队初始条件的设计结果相比,相对距离极大值点的漂移量降低约81.8681%,验证了基于主星平近点角初值的大椭圆轨道编队优化设计方法的可行性.     

NASA发射"天普勒"望远镜

德尔它2-7925-10L型火箭3月7日在卡纳维拉尔角空军站发射了NASA新的"开普勒"太空望远镜.该探测器很有可能改变人类对宇宙的看法.它的发现还有望从根本上改变人类对自身的认识.它将运行在尾随地球的一条日心轨道上,绕太阳运行一圈要用371天时间.它将把"目光"投向银河系中数万颗恒星,寻找大小与地球相仿、处在可支持生命的轨道区域内的行星,所瞄准的恒星区域约相当于人伸开手臂后手掌能挡住的一片区域.由于2月24日NASA的另一颗探测卫星"轨道碳观测台"发射失败,NASA将"开普勒"的发射时间推迟了两天,以对火箭进行进一步检查.     

地球同步卫星轨道漂移对天线指向的影响分析

位于地球同步轨道的卫星由于受各种空间因素的影响，其运行轨道会随时间逐渐偏离地球赤道面．轨道倾角由0°逐渐增大。这种轨道倾角漂移会导致对地通信的固定波束天线指向偏离地面站，引起天线指向失配误差，造成通信质量下降甚至丧失。文章分析了轨道漂移对天线指向的影响，并给出了天线指向调整的策略。     

针对特定区域的雷达卫星低倾角轨道及组网研究

为提高对中低纬度带特定区域的时间分辨率,对雷达卫星可选择低倾角地面轨迹重复轨道进行了研究。定义了地面轨迹重复轨道,考虑因地球带谐项摄动地方时存在周期性变化,结合轨道和载荷特点,提出了针对特定区域多星组网、轨道面均分、合理设置纬度幅度使地面轨迹一致,实现互补最大重访时间盲区的组网设计方法。给出了以福州为目标区域的雷达卫星轨道及组网设计,分析了其覆盖能力和重访特性。仿真表明:采用低倾角地面轨迹重复轨道具备对特定区域每天连续4~5轨的覆盖能力,通过3颗卫星组网,最大重访时间即可缩短至2h内,可较好地适于雷达卫星对特定区域成像侦察任务。     

"双星"计划首战告捷

20 0 3年12月30日,“双星”计划中的第一颗卫星———探测1号卫星在长征2号丙新改进型火箭的携带下于西昌卫星发射中心发射升空,进入地球赤道区附近的倾角2 8 5°的大椭圆轨道。“双星”计划是地球空间双星探测计划的简称。该计划由中国科学家于1997年4月正式提出。2 0 0 1年2月,“双星”计划正式启动。同年7月,中国航天局与欧洲空间局正式签署了“双星”计划的合作协议,使该计划成为第一个以中国为主的国际空间探测合作计划。“双星”计划拟利用运行于地球赤道区附近的大椭圆轨道的探测1号卫星和运行于通过地球两极地区上空的大椭圆轨道的…     

约束条件下的Halo轨道转移轨道设计

平动点任务的转移轨道往往存在约束条件,以往的研究集中于无约束条件下的Halo轨道转移轨道设计,研究约束条件下的Halo轨道的转移轨道设计问题.首先分析了平动点任务转移轨道的约束条件,然后给出了一种约束条件下Halo轨道转移轨道设计的一般方法,重点推导了考虑轨道高度、航迹角、轨道倾角、升交点约束的微分修正公式.然后以日地L,点附近的Halo轨道为目标轨道,在约束条件下设计了其转移轨道,仿真结果验证了本文方法的有效性.     

太阳帆日心定点悬浮转移轨道设计

研究了太阳帆航天器日心定点悬浮轨道(HFDO)的转移轨道设计问题,以球坐标形式建立了太阳帆的动力学模型,基于该模型给出在日心悬浮轨道基础上实现定点悬浮的条件,提出了一种实现日心定点悬浮的转移轨道设计方法。首先,确定定点悬浮的位置;然后,设计经过该位置的绕日极轨轨道;最后,实施轨道减速实现定点悬浮,并给出了解析形式的轨道控制律。结合太阳极地观测任务,设计了定点悬浮在太阳北极1AU处的太阳帆转移轨道。仿真结果表明:该轨道转移方案总耗时3.5年,太阳帆定点到黄北极距日心1AU处,此后只要保持太阳光垂直照射帆面,即可维持稳定的悬浮状态。