一颗渺小而不平凡的行星（上）

在无边无际的宇宙深处,在星系丛聚的星系团——天文学家称之为“本星系群”——的内部.这一星系团的一个成员中,就有由无数个恒星所组成的、形状好像大漩涡的壮丽星系,它便是银河系.和一般星系相比,银河系只不过是一个中等规模的星系,然而其幅度之广已足以令人头晕目眩的了.它那发光圆盘的直径经测定约为8万光年,中心突起部分厚度达1.5万年,而这1光年是光线以每秒29.97万公里的速度在1年内所行经的距离——差一点就等于9.7万亿公里.在离银河系中心大约3/4半径之处,恒星分布渐稀,一颗平凡无奇的淡黄色恒星便在那里照耀着.这颗恒星有充裕的空间供它运行,因为银河系中离它最近的恒星也在它40万亿公里之外,彼此相隔超过4光年.而它与另一颗近邻恒星的距离还要再远出2光年左右,这颗颇为寂寞     

月球概况

月球是地球惟一的天然卫星，距地球 384 400千米，半径 1738千米，相当于地球半径的 27％，质量 7.35× 1022千克，相当于地球的 1/81。 　月球的轨道运动 月球以椭圆形轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称为“白道”。白道平面不重合于赤道，也不平行于黄道面，而且空间位置不断变化，周期为 173日。 　月球的自转 月球在绕地球公转的同时进行自转，周期为 27.321 66日，正好是一个恒星月，所以我们看不见月球背面。这种现象我们称之为“同步自转”，几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。 　…     

一种小天体探测器绕飞轨道主动抗扰控制方法

针对小天体绕飞探测过程中,探测器受到的非球形引力摄动及太阳光压等多源扰动问题,结合绕飞探测的周期性特点,提出一种小天体探测器绕飞轨道主动抗扰控制方法。首先,通过迭代学习控制对小天体探测器受多源扰动影响产生的误差进行抑制,然后设计扰动观测器估计系统总扰动,构造自适应律实时估计扰动上界,进而设计控制律对总扰动进行主动补偿。最后以243Ida作为目标天体进行绕飞探测仿真分析,结果表明该控制方法能更加有效地提高小天体探测器的轨道跟踪控制精度。     

面向GEO目标的快速在线在轨服务任务规划

针对地球同步轨道多对多在轨服务任务规划问题,提出了一种基于拍卖算法和先验知识的改进启发式拍卖算法(IHAA)。首先,建立了基于Lambert变轨的任务规划问题表征,设计了给定变轨时长约束下的快速燃料最优估计策略。其次,针对考虑J 2摄动影响的航天器在轨服务规划问题,提出了一种基于拍卖算法的快速求解流程。其中,为确定每一轮拍卖算法任务列表,提出了基于变轨先验知识的目标优先级排序启发式策略,实现了快速的服务时序确定方法;此外,为减少因部分航天器服务能力低导致的分配失败情况,设计了一种基于失败任务再分配的重拍机制。最后,将所提算法与遗传算法、模拟退火算法进行了对比,结果表明IHAA可以快速给出相对适应度较高的规划结果,可用于突发事件星上在线自主规划,亦可提供优化算法初值以提升规划效率。     

基于三体系统平动点轨道的环日全景任务轨道设计

在空间开展太阳观测是研究太阳活动周、太阳爆发、极端天气等事件起源的重要手段。环日全景探测计划是为实现从黄道面360°全方位观察太阳行星际空间而提出的。本文针对环日全景探测计划,构建了基于三体系统平动点低能量轨道的环日全景轨道部署方法。该方法以日–地L1/L2点Halo轨道幅值及Halo轨道离轨点为变量,以转移轨道飞行时间、入轨机动大小为评价指标,基于三体系统不变流形构建环日全景的转移轨道,并开展轨道优化设计。采用等高线图对设计变量及任务成本进行全局分析。仿真计算表明,轨道部署无法同时满足飞行时间最短与入轨机动最小的要求。设计了轨道机动约束条件下的最优飞行时间解,并给出了基于长三甲运载火箭的一箭双星发射及入轨方案。      

基于多项式近似的空间碎片群体轨道预报算法

快速准确地分析空间碎片群轨道演化行为对于其他在轨航天器碰撞规避至关重要。在各摄动力的作用下,空间碎片群演化运动呈现出复杂的非线性特征。空间碎片群体个体数量巨大,如果通过对空间碎片群中每个空间碎片进行轨道积分来分析群体预报的方法会导致计算量过大。针对该问题,提出一种基于多项式近似的轨道快速预报分析方法。该方法将空间碎片群分为少量的标称碎片和其他大量关联碎片。针对标称碎片的轨道预报采用数值积分求解保证预报精度;而针对其他大量的关联碎片轨道预报问题,采用多项式泰勒展开半解析方法求解,从而在保证预报精度的前提下有效减少空间碎片群轨道预报的计算量。为了验证方法的有效性,对不同空间碎片群进行了轨道预报仿真。仿真结果表明,当轨道预报精度设定在1m范围内时,多项式近似算法的计算量较蒙特卡洛方法计算效率提高了2.2~17.2倍,验证了所提出方法的有效性。