專利名稱：應(yīng)用借力機制選擇星際探測目標的探測器發(fā)射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于深空探測轉(zhuǎn)移軌道技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用借力機制選擇星際探測目標的探測器發(fā)射方法。
背景技術(shù)：
二十世紀九十年代初，美國、歐空局及日本等國家與機構(gòu)的空間研究單位，再次掀起了旨在加深對太陽系的了解，進一步探索深空奧秘，從而揭示宇宙的演變規(guī)律的深空探測活動的高潮。此時，探測目標的重點開始轉(zhuǎn)向太陽系內(nèi)為數(shù)眾多的小行星與彗星，即那些體積較小、質(zhì)量較輕、形狀不規(guī)則、旋轉(zhuǎn)特性不固定、引力場較弱且分布不均勻的非合作型小天體目標，以及八大行星及其衛(wèi)星。
對于星際探測任務(wù)而言，科學(xué)探測目標的選擇無疑是任務(wù)設(shè)計與規(guī)劃的第一步，也是重要的一步。在選擇探測目標時，首先要考慮它的可接近性。因此開展星際探測目標的可接近性評價方法研究是非常重要和必要的。目標可接近性的優(yōu)劣通常是通過實現(xiàn)與目標星的交會任務(wù)所需的總的速度增量的大小來評價的。
在已有的星際探測目標可接近性評價方法中，在先方法[1](參見Hulkower，N.D.，Lau，C.O.，and Bender，D.F.，Optimum Two-Impulse Transfer for PreliminaryInterplanetary Trajectory Design，Journal of Guidance，Control and Dynamic，1984，7458-461；Helin，E.F.，Hulkower，N.D.，Bender，D.F.，The Discovery of 1982 DB，the Most Accessible Asteroid Known，Icarus，1984，5742-47；C.O.Lau，N.D.Hulkower，“Accessibility of Near-Earth Asteroids”，Journal of Guidance，Control andDynamic，May-June 1987，10(3)225-232)基于異面非共軸橢圓軌道的最優(yōu)兩脈沖計算方法，給出了通過繪制給定真近點角的最優(yōu)總的速度增量等高線圖與圓錐曲線拼接法相結(jié)合來確定目標可接近性的方法。這種方法不但可以求得全局最優(yōu)的兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道的解，估算出從地球直接轉(zhuǎn)移至小天體所需的最小兩脈沖轉(zhuǎn)移的速度增量，而且這種方法是“時間自由”的。該方法是進行目標選擇與可接近性分析的經(jīng)典方法。
在先方法[2](參見Ettore Perozzi，Alessandro Rossi，Giovanni B.Valsecchi，Basic targeting strategies for rendezvous and flyby missions to the near-Earth asteroids，Planetary and Space Science，2001，493-22；Apostolos A.Christou，The statistics offlight opportunities to accessible near-Earth asteroids，Planetary and Space Science，2003，51221-231；Richard P.Binzel，Ettore Perozzi，Andrew S.Rivkin，AlessandroRossi，Alan W.harris，Schelte J.Bus，Giovanni B.Valsecchi，Stephen M.Slivan，Dynamical and compositional assessment of near-Earth object mission targets，Meteoritics & Planetary Science 39，No.3，351-366，2004)通過采用經(jīng)典的霍曼轉(zhuǎn)移方法計算交會任務(wù)所需的總的速度增量來評價探測目標的可接近性。該方法計算簡便，適合于大規(guī)模的計算與搜索。
隨著技術(shù)的進步和深空探測任務(wù)的進一步開展，對探測目標的選擇漸漸趨向于要求探測目標兼?zhèn)淇茖W(xué)價值和技術(shù)可實現(xiàn)性。就技術(shù)上的可實現(xiàn)性而言，主要考慮它的可接近性。評價探測目標可接近性的在先方法主要有兩種一種是通過采用全局最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移方式計算交會任務(wù)所需的總的速度增量，另一種是通過采用經(jīng)典的霍曼轉(zhuǎn)移策略計算交會任務(wù)所需的總的速度增量。采用這些經(jīng)典的兩脈沖轉(zhuǎn)移策略，評價的結(jié)果是那些軌道與地球相近的小天體的可接近性很好(實現(xiàn)交會任務(wù)所需的總的速度增量較小)，而那些具有較大科學(xué)價值，但軌道半長軸較大或者偏心率較大的小天體的可接近性很差(實現(xiàn)交會任務(wù)所需的總的速度增量和發(fā)射能量均很大，已經(jīng)超出了目前人類技術(shù)所能實現(xiàn)的程度)。這就使得任務(wù)的設(shè)計者很有可能把科學(xué)家們認為極具科學(xué)價值的目標排除在可選的探測目標之外。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服上述已有方法的技術(shù)困難，提供一種設(shè)計方式簡單，技術(shù)上可行的應(yīng)用借力機制選擇星際探測目標的探測器發(fā)射方法，從而可以解決軌道半長軸較大或者偏心率較大的探測目標的可接近性評價這一難題。
本發(fā)明的應(yīng)用借力機制選擇星際探測目標的探測器發(fā)射方法包括最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道求取、借力飛行軌道類型選擇和借力飛行軌道拼接三個部分。先求取從目標星到發(fā)射星體的最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道，把發(fā)射星體作為借力星體，兩脈沖轉(zhuǎn)移在發(fā)射星體處的參數(shù)作為借力飛行時的匹配參數(shù)，然后采用周期約為發(fā)射星體公轉(zhuǎn)周期整數(shù)倍的日心大橢圓軌道和遠日點處的深空機動，搜索滿足匹配條件的發(fā)射參數(shù)，即反向遞推設(shè)計策略。具體技術(shù)方法為1、應(yīng)用借力機制選擇星際探測目標的探測器發(fā)射方法，其特征在于所述方法為一、采用異面非共軸橢圓軌道的最優(yōu)兩脈沖計算方法，通過公式(1)～(4)和牛頓迭代方法繪制給定真近點角的最優(yōu)總的速度增量等高線圖，確定全局最優(yōu)解兩脈沖轉(zhuǎn)移可能出現(xiàn)的區(qū)域，采用SQP方法得到從目標星體到發(fā)射星體的全局最優(yōu)的兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道；∂I→1∂pt=±(12pt)(v-zU→1)---(1)]]> v=μpt(r→2-r→1)|r→1×r→2|---(3)]]>z=μpttg(θ2)---(4)]]>式中 和 分別表示發(fā)射星體和目標星體位置的單位方向矢量，μ為引力常數(shù)，p1為轉(zhuǎn)移軌道的半交弦， 和 分別為初始和末端的位置矢量，θ為角度改變量；二、選擇兩脈沖轉(zhuǎn)移的發(fā)射星體作為借力星體，探測器從發(fā)射星體發(fā)射進入飛行周期比發(fā)射星體公轉(zhuǎn)周期整數(shù)倍稍大，近日點半徑為發(fā)射星體平均公轉(zhuǎn)半徑的日心大橢圓軌道，根據(jù)目標星體的參數(shù)，通過公式(5)～(7)確定日心大橢圓轉(zhuǎn)移軌道的周期P1、遠日點速度va、遠日點半徑rara=rp2vp22μzun-rpvp2---(5)]]>va=vprpra---(6)]]>Pl=π(ra+rp)22μsun---(7)]]>
式中μzun是太陽的引力常數(shù)，rp為近日點半徑；三、以兩脈沖轉(zhuǎn)移在發(fā)射星體處的參數(shù)作為借力飛行時的匹配參數(shù)，采用周期約為發(fā)射星體公轉(zhuǎn)周期整數(shù)倍的日心大橢圓軌道和調(diào)整遠日點處的深空機動，在遠日點處施加一個深空機動Δvm，使得近日點半徑小于發(fā)射星體的軌道半徑，探測器的軌道和發(fā)射星體的軌道相切，通過采用C3即雙曲線超速的平方的方法將不同的軌道段拼接起來，利用公式(8)～(12)確定探測器深空機動后軌道的長半軸ar，軌道周期Pr，偏心率er、探測器返回地球的遠日點速度va、從發(fā)射到與發(fā)射星體交會時的飛行時間tavar＝va-Δvm(8)ar=12ra-(vm2μsun)---(9)]]>Pr=2πar3μzun---(10)]]>er=(raar)-1---(11)]]>Tc=(P12)+(Pr2)+tep---(12)]]>式中tep為探測器從交會點到初始軌道近日點的時間。
本發(fā)明的基本原理采用經(jīng)典的兩脈沖轉(zhuǎn)移方法計算交會任務(wù)所需的速度增量包括兩個部分發(fā)射時的速度增量和交會時的速度增量。對于半長軸較大或者偏心率較大的目標，通常會出現(xiàn)交會時相對速度增量較小，而發(fā)射時所需的速度增量很大，從而導(dǎo)致總的速度增量和發(fā)射能量都很大。正是基于這一點，我們考慮將借力飛行機制引入到星際探測目標的可接近性評價方法中。借力飛行可以有效降低星際探測任務(wù)所需的發(fā)射能量，進而減少總的速度增量。同時，為了減少動力學(xué)的要求和避免對時間的依賴，這里采用發(fā)射星體借力和深空機動相結(jié)合的策略設(shè)計轉(zhuǎn)移軌道，取代兩脈沖轉(zhuǎn)移方法。
本發(fā)明與深空探測轉(zhuǎn)移軌道有關(guān)，特別是深空探測目標的選擇與可接近性評價分析。該方法將用在深空探測(特別是小天體探測)的目標選擇、可接近性評估等方面，也可為深空探測任務(wù)的設(shè)計與規(guī)劃提供一種評價與分析的新途徑。
本發(fā)明與在先方法[1]、在先方法[2]的不同之處在于，本發(fā)明是通過引入借力機制實現(xiàn)對原有兩脈沖轉(zhuǎn)移的擴展，提高半長軸較大或偏心率較大目標的可接近性。其優(yōu)點在于1)減少半長軸較大或偏心率較大的目標星體實現(xiàn)交會任務(wù)所需的速度增量和發(fā)射能量，為兼?zhèn)淇茖W(xué)價值和技術(shù)可實現(xiàn)性探測目標的選取，提供重要的參考；2)選擇兩脈沖轉(zhuǎn)移的發(fā)射星體作為借力星體，減小了設(shè)計方法的復(fù)雜性，同時也避免了將時間約束引入評價方法；3)反向遞推的設(shè)計策略，有效地保存了原有最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道的數(shù)據(jù)信息，避免了不必要的重復(fù)計算；4)這種引力機制的星際探測目標可接近性評價方法也是“時間自由”的，可用于交會機會的預(yù)測。


圖1為兩脈沖轉(zhuǎn)移的示意圖，圖2為交會4015小行星交會的最優(yōu)兩脈沖總的速度增量等高線圖，圖3為發(fā)射星體借力飛行示意圖，圖4為發(fā)射星體借力飛行轉(zhuǎn)移的性能關(guān)系圖，圖5為猜測的ML0和匹配誤差δC之間的關(guān)系圖，圖6為采用2年周期地球借力轉(zhuǎn)移方案與4015小行星交會的飛行軌跡圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式結(jié)合圖1～6對本發(fā)明進行詳細介紹1)發(fā)射星體到目標星體的最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道該段軌道的示意圖，如圖1所示。
這里定義I→1=V→x1]]>(發(fā)射時的雙曲線超速)，I→2=V→x2]]>(交會時的雙曲線超速)。假設(shè)探測器與發(fā)射星體分離的速度為 、與目標星體交會時的速度為 ，則為V→tl=±(v→+zU→1)=I→1+V→I---(1)]]>V→t2=±(v→-zU→2)=V→A-I→2---(2)]]>這里 和 分別是發(fā)射星體和目標星體繞太陽公轉(zhuǎn)的速度矢量，以上兩式中+號是指“短程”(即通過小于π弧度的角度改變量θ實現(xiàn)的軌道轉(zhuǎn)移)，-號是指“長程”(即通過大于π弧度而小于2π弧度的改變量實現(xiàn)的軌道轉(zhuǎn)移)。 和 分別表示發(fā)射星體和目標星體位置的單位方向矢量，v和z可由如下方程(3)和(4)所得v=μpt(r→2-r→1)|r→1×r→2|---(3)]]>z=μpttg(θ2)---(4)]]>這里，μ為引力常數(shù)，pt為轉(zhuǎn)移軌道的半交弦， 和 分別為初始和末端的位置矢量。
對pt的偏導(dǎo)數(shù)可得∂I→1∂pt=±(12pt)(v-zU→1)---(5)]]> pt在求解過程中滿足一定的邊界條件，其最大值pmax與最小值pmin分別為pmin=r1r2-r→1·r→2r1+r2-2(r1r2+r→1·r→2)---(7)]]>pmax=r1r2-r→1·r→2r1+r2-2(r1r2+r→1·r→2)---(8)]]>這里采用牛頓迭代的方法可以求得滿足最優(yōu)解的pt。對于發(fā)射星體和目標星體其所在的公轉(zhuǎn)軌道的每一對位置，都可以求得滿足最優(yōu)解的pt，而一個pt可以計算得到兩個J(探測器在日心轉(zhuǎn)移軌道所需的總的速度增量)即“長程”情況下的Jlong和“短程”情況下的Jshort，這里僅保留其中較小的一個。給定不同發(fā)射星體的平近點角和交會星體的平近點角，通過(5)～(8)式和牛頓迭代方法就可以得到最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移等高線圖。這里以4015小行星為目標星體，地球為發(fā)射星體，給出其最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道的等高線圖，如圖2所示。
由圖2可以得到兩脈沖轉(zhuǎn)移所需總的速度增量最小的區(qū)域，從而猜測出較好的初值，通過采用SQP(序列二次規(guī)劃)方法求解出精確的最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道，具體的參數(shù)如表1所示。全局最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移方法求解出來的地球在發(fā)射時的平近點角可作為借力方案中地球在借力時的平近點角。
2)借力飛行軌道類型選擇借力飛行可以有效的降低星際探測任務(wù)所需的發(fā)射能量和總的速度增量，這里采用借力飛行技術(shù)去擴展經(jīng)典的兩脈沖轉(zhuǎn)移策略。為了減少動力學(xué)的要求和避免時間的依賴，采用發(fā)射星體借力的策略。這種借力飛行策略可以描述為一個探測器從發(fā)射星體發(fā)射進入飛行周期比發(fā)射星體公轉(zhuǎn)周期整數(shù)倍稍大，近日點半徑為發(fā)射星體平均公轉(zhuǎn)半徑的日心大橢圓軌道。在遠日點處施加一個速度脈沖，使得近日點半徑小于發(fā)射星體的軌道半徑，探測器的軌道和發(fā)射星體的軌道相切，這樣就可以利用發(fā)射天體的甩擺作用，減小探測器的發(fā)射能量和總的速度增量。該借力飛行策略如圖3所示。
假設(shè)發(fā)射星體公轉(zhuǎn)軌道為圓軌道，從發(fā)射星體發(fā)射的探測器速度V∞比標稱軌道速度稍大，方向平行于發(fā)射星體的速度VE，這種情況下，飛行器在日心軌道的近日點開始運動，則近日點的速度Vp為vp＝VE+V∞(9)探測器從發(fā)射星體發(fā)射時相對于日心的位置為rp，則有探測器日心位置等于發(fā)射星體的日心位置，即rp＝rl(10)已知rp和vp，即可以確定探測器遠日點半徑ra、速度va和探測器初始軌道周期Pl為ra=rp2vp22μsun-rpvp2,va=vprpra,Pl=π(ra+rp)22μsun---(11)]]>這里μsun是太陽的引力常數(shù)。探測器初始軌道周期比標稱的軌道周期稍長，如果將此軌道遞推到近日點，發(fā)射星體必定不在原來的位置。若假設(shè)在遠日點處加一個深空機動Δvm，加深空機動的目的是修正遠日點處的速度va，使其能與地球交會，因此返回地球的遠日點速度var為var＝va-Δvm(12)探測器在遠日點處的半徑不變，但在近日點處的半徑減少，這樣就可以與發(fā)射星體公轉(zhuǎn)軌道相交，實現(xiàn)借力飛行。遠日點速度var與遠日點半徑ra已知，就可以確定從遠日點返回與發(fā)射星體交會段軌道的一些其它的性質(zhì)。探測器深空機動后軌道的長半軸ar，軌道周期Pr，偏心率er即為ar=12ra-(var2μsun),Pr=2πar3μsun,er=(raar)-1---(13)]]>
探測行器從發(fā)射到與發(fā)射星體交會時的飛行時間為Te=(Pl2)+(Pr2)+tep---(14)]]>這里tep為探測器從交會點到初始軌道近日點的時間，該時間可以通過開普勒方程求解。為了選擇借力軌道的類型，這里以地球作為發(fā)射星體，給出該轉(zhuǎn)移軌道的性能。借力飛行后的遠日點半經(jīng)與總的速度增量的關(guān)系如圖4所示。
由圖4可以看出，對于借力飛行后遠日點半經(jīng)在1.6至5.5AU(1AU＝1.4959787×108km)之間的借力類型中，2年周期的地球(發(fā)射天體)借力所需的總的速度增量是最低的。這是一個重要的性質(zhì)，因為小行星和彗星多數(shù)都在這個距離范圍內(nèi)。因此，選擇2年周期的地球借力轉(zhuǎn)移軌道，該轉(zhuǎn)移方案包括一次深空機動和一次地球借力，從地球發(fā)射和到地球借力探測器的飛行時間大約為2年。
3)借力飛行軌道拼接探測器從發(fā)射天體發(fā)射進入一個以發(fā)射天體公轉(zhuǎn)周期整數(shù)倍為周期，近日點半徑為發(fā)射天體平均公轉(zhuǎn)軌道半徑的日心大橢圓軌道。在遠日點處，施加一個速度脈沖，使得探測器軌道與發(fā)射天體軌道相交。若探測器在發(fā)射時對應(yīng)發(fā)射天體的平近點角為ML0，發(fā)射天體在借力飛行時對應(yīng)的平近點角為MS，則從深空機動點到借力飛行點的飛行時間te為te=[(MS-ML0)π180](T/2π)π<MS-ML0<2π[(MS-ML0)π180+2π](T/2π)0<MS-ML0<π---(15)]]>這里T為發(fā)射天體公轉(zhuǎn)的軌道周期。通過求解從深空機動點到借力飛行點的蘭伯特問題，可以得到飛入借力天體時的雙曲線超速v∞-。飛出借力天體時的雙曲線超速v∞+可以從兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道的參數(shù)中得到。通過采用C3匹配(C3即雙曲線超速的平方)方法將不同的軌道段拼接起來。C3匹配，即探測器飛入借力天體的雙曲線超速和飛出借力天體的雙曲線超速的大小相等。假設(shè)匹配誤差δC3為δC3＝|‖v∞+‖-‖v∞-‖|(16)若假設(shè)地球為發(fā)射天體，4015小行星為目標星體，采用2年周期的地球借力，則地球在發(fā)射時的平近點角ML0和匹配誤差δC3的關(guān)系如圖5所示。
如圖5所示，有兩次借力，因為誤差曲線經(jīng)過兩次零點。在零點附近取初值，然后采用牛頓法等可以精確的求得匹配的參數(shù)。2年周期的地球借力轉(zhuǎn)移方案的總的速度增量包括發(fā)射時的速度增量ΔVl、遠日點處的深空機動ΔVm和交會時的速度脈沖ΔVa。與4015小行星交會的最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移和2年周期的地球借力轉(zhuǎn)移方案的參數(shù)如表1所示。2年周期的地球借力(2)飛行方案的飛行軌跡如圖6所示。
表1 在先方法與本發(fā)明方法的比較

從表1可以看出，與在先方法相比，采用本發(fā)明方法最少可以使總的速度增量ΔV和發(fā)射能量C3分別減少1.168km/s和41.489km2/s2。
從借力轉(zhuǎn)移軌道的設(shè)計過程可以看出探測器的飛行軌跡可通過發(fā)射時的平近點角Ml，借力飛行時的平近點角Ms，交會時的平近點角Ma來描述，并且這種轉(zhuǎn)移方案對時間是自由的或者對星歷是自由的。這種方法比較適合評價星際目標星體的可接近性。本發(fā)明方法的總的速度增量由發(fā)射時的速度增量，遠日點處的深空機動和交會時的速度增量組成。這種方法能夠減少發(fā)射能量和總的速度增量是以增加一個深空機動和飛行時間為代價的。這種方法適合于半長軸較大或者偏心率較大的小天體。本發(fā)明方法的評價結(jié)果與在先方法[1]和在先方法[2]評價的結(jié)果比較，如表2所示。
表2本發(fā)明方法與在先方法對于評價大半長軸或大偏心率目標小行星可接近性的比較


在表2中，Q和e分別表示小行星的遠日點距離和偏心率。列在表2中的小行星都有很高的科學(xué)價值。如表2所示，通過采用本發(fā)明方法，小行星交會任務(wù)所需的總的速度增量ΔV和發(fā)射能量C3都有明顯較少。例如可能起源于彗星的4015小行星(e＝0.623，結(jié)果如表1所示)；據(jù)雷達觀測，有特殊自旋狀態(tài)的小行星4179(e＝0.635)，與在先方法相比，采用本發(fā)明方法使得總的速度增量和發(fā)射能量分別減少17.32％和60.36％；可能起源于4號巨小行星Vesta表面殘片的6489小行星(e＝0.605)，采用本發(fā)明方法，使得總的速度增量和發(fā)射能量分別減少1.0530km/s和37.46km2/s2等等。從表2中，還可以看出一些目標(例如4179，1627，3551，6489，4015，887，13651等)都表現(xiàn)出了良好的可接近性。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用借力機制選擇星際探測目標的探測器發(fā)射方法，其特征在于所述方法為一、采用異面非共軸橢圓軌道的最優(yōu)兩脈沖計算方法，通過公式(1)～(4)和牛頓迭代方法繪制給定真近點角的最優(yōu)總的速度增量等高線圖，確定全局最優(yōu)解兩脈沖轉(zhuǎn)移可能出現(xiàn)的區(qū)域，采用SQP方法得到從目標星體到發(fā)射星體的全局最優(yōu)的兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道；∂I→1∂pt=±(12pt)(v-zU→1)---(1)]]> v=μpt(r→2-r→1)|r→1×r→2|---(3)]]>z=μpttg(θ2)---(4)]]>式中 和 分別表示發(fā)射星體和目標星體位置的單位方向矢量，μ為引力常數(shù)，pt為轉(zhuǎn)移軌道的半交弦， 和 分別為初始和末端的位置矢量，θ為角度改變量；二、選擇兩脈沖轉(zhuǎn)移的發(fā)射星體作為借力星體，探測器從發(fā)射星體發(fā)射進入飛行周期比發(fā)射星體公轉(zhuǎn)周期整數(shù)倍稍大，近日點半徑為發(fā)射星體平均公轉(zhuǎn)半徑的日心大橢圓軌道，根據(jù)目標星體的參數(shù)，通過公式(5)～(7)確定日心大橢圓轉(zhuǎn)移軌道的周期Pl、遠日點速度va、遠日點半徑rara=rp2vp22μsun-rpvp2---(5)]]>va=vprpra---(6)]]>Pl=π(ra+rp)22μsun---(7)]]>式中μzun是太陽的引力常數(shù)，rp為近日點半徑；三、以兩脈沖轉(zhuǎn)移在發(fā)射星體處的參數(shù)作為借力飛行時的匹配參數(shù)，采用周期約為發(fā)射星體公轉(zhuǎn)周期整數(shù)倍的日心大橢圓軌道和調(diào)整遠日點處的深空機動，在遠日點處施加一個深空機動Δvm，使得近日點半徑小于發(fā)射星體的軌道半徑，探測器的軌道和發(fā)射星體的軌道相切，通過采用C3即雙曲線超速的平方的方法將不同的軌道段拼接起來，利用公式(8)～(12)確定探測器深空機動后軌道的長半軸ar，軌道周期Pr，偏心率er、探測器返回地球的遠日點速度va、從發(fā)射到與發(fā)射星體交會時的飛行時間tcvar＝va-Δvm(8)ar=12ra-(var2μsun)---(9)]]>Pr=2πar3μsun---(10)]]>er=(raar)-1---(11)]]>Te=(Pl2)+(Pr2)+tep---(12)]]>式中tep為探測器從交會點到初始軌道近日點的時間。
全文摘要
應(yīng)用借力機制選擇星際探測目標的探測器發(fā)射方法，屬于深空探測轉(zhuǎn)移軌道技術(shù)領(lǐng)域。為了解決軌道半長軸較大或者偏心率較大的探測目標的可接近性評價這一難題，本發(fā)明的探測器發(fā)射方法包括最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道求取、借力飛行軌道類型選擇和借力飛行軌道拼接三個部分。先求取從目標星到發(fā)射星體的最優(yōu)兩脈沖轉(zhuǎn)移軌道，把發(fā)射星體作為借力星體，兩脈沖轉(zhuǎn)移在發(fā)射星體處的參數(shù)作為借力飛行時的匹配參數(shù)，然后采用周期約為發(fā)射星體公轉(zhuǎn)周期整數(shù)倍的日心大橢圓軌道和遠日點處的深空機動，搜索滿足匹配條件的發(fā)射參數(shù)。本發(fā)明通過引入借力機制實現(xiàn)對原有兩脈沖轉(zhuǎn)移的擴展，提高半長軸較大或偏心率較大目標的可接近性。
文檔編號B64G99/00GK1843851SQ200610010008
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者崔平遠, 喬棟, 崔祜濤, 欒恩杰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)