中国空间科学技术

›› 2015, Vol. 35 ›› Issue (1): 51-57.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2015.01.007

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基于准流形方法日地系L3点转移轨道设计

潘迅,泮斌峰   

  1. （西北工业大学航天学院，西安710072)
  • 收稿日期:2014-07-30 修回日期:2014-09-16 出版日期:2015-02-25 发布日期:2015-02-25
  • 作者简介:潘 迅 1990年生，2012年毕业于西北工业大学飞行器设计与工程专业，现为西北工业大学飞行器设计专业硕士研究生。研究方向为空天飞行器动力学与制导控制。

TransferTrajectoriestoL3LibrationPointofSun-EarthSystem

PANXun，PANBinfeng   

  1. （SchoolofAstronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an710072）
  • Received:2014-07-30 Revised:2014-09-16 Published:2015-02-25 Online:2015-02-25

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摘要： 针对深空探测中轨道转移时间长且能量消耗较大的问题，提出基于准流形实现从地球停泊轨道到日地系L3点转移轨道的设计方法。在日地限制性三体问题模型下，在L1点或L2点Halo轨道上施加扰动推力，构造准流形，利用其非线性三体动力学特性，通过霍曼转移轨道与近地轨道进行拼接，使航天器进入准流形后能够无动力滑行到L3点附近区域。在准流形与L3点周期轨道交点，施加速度脉冲，使航天器进入相应周期轨道，从而完成轨道转移。仿真结果表明，利用该方法所得结果与基于不变流形的转移轨道相比，能将速度增量从4398m/s减少为4014m/s，并将转移时间从9年以上缩短到7.3年以内,有效地提高了航天器的工作效率。

关键词: 圆限制性三体问题, 轨道转移, 准流形, 平动点

Abstract: AmethodwaspresentedfordesigningthetransfertrajectoriestotheSun-EarthL3periodicorbitsbasedonthepseudomanifoldsinthecircularrestrictedthreebodyproblem.Thedynamicsofthepseudomanifolds,constructedbygivingalargeperturbationtoL1orL2orbits,wereusedtoconstructthetransfers.Threedeterministicmaneuverswererequiredtocompletetheorbittransfer:first，leavethelow  Earth  orbit; second, transferintothepseudomanifold; third, injecttotheL3orbit.Numericalsimulationresultsshowthat, comparedwiththetransfersbasedoninvariantmanifolds,thismethodreducesthetransformationalenergyconsumptionfrom4398m/sto4014m/s, andtheflightdurationisshortenedfrommorethan9yearstolessthan7.3years, thusimprovingtheefficiencyofthespacecraft.

Key words: Circularrestrictedthree-bodyproblem, Orbittransfers, Pseudomanifold, Librationpoint