[发明专利]一种星际转移轨道设计方法

权利要求书

1.一种星际转移轨道设计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤一、假设初始时刻探测器的状态；

由圆型限制性三体问题动平衡点附近周期轨道的近似解析解，得到探测器周期轨道的初值，采用微分修正法得到精确的数值解；根据此数值解假设探测器初始时刻的状态x₀=[r₀,v₀]；其中r₀为探测器在天体P₁和P₂构成的质心旋转坐标系下的位置矢量，v₀为探测器的速度矢量；

步骤二、建立探测器飞越目标小行星时的函数关系；

基于探测器初始时刻的状态x₀，沿切向施加速度增量Δv使其从动平衡点附近周期轨道出发，建立飞越目标小天体时探测器与小天体的距离d_f、飞行时间t_f和切向速度增量Δv之间的函数关系；选取Δv为变量，d_f为目标函数，采用优化算法调整Δv，使得飞越距离d_f最小，得到转移轨道的初值v₁=v₀+Δv^*；其中，Δv^*为d_f最小时刻的速度增量；

步骤三、基于二级微分修正得到满足约束的转移轨道参数；

基于多体模型和步骤二中得到的转移轨道初值，积分后得到转移轨道；将转移轨道划分为两段；采用二级微分修正方法，分别对探测器的位置和速度进行修正，直到满足任务精度要求；

步骤四、从动平衡点周期轨道出发飞向小行星的发射窗口与轨道设计；

在步骤一中得到的动平衡点附近周期轨道上，选择不同时刻的探测器状态x_i=[r_i,v_i]，实施步骤二和步骤三，能得到从动平衡点周期轨道出发飞向小行星的发射窗口；基于此发射窗口，并结合任务约束，选择出从三体系统动平衡点附近周期轨道飞向小天体转移轨道的设计参数。

2.根据权利要求1所述的一种星际转移轨道设计方法，其特征在于：所述三体系统包括探测器和两个质量不同的主天体P₁和P₂；所述圆型限制性三体问题中探测器质量相对于两个主天体质量可以忽略，P₁、P₂和探测器的质量分别为M₁、M₂和M₃，且M₁>M₂>>M₃；约束两个主天体的运动为圆运动。

3.根据权利要求1所述的一种星际转移轨道设计方法，其特征在于：所述天体P₁和P₂构成的质心旋转坐标系为：坐标原点为P₁和P₂的质心O，从P₁到P₂的指向为x轴指向，P₁和P₂绕质心旋转的平面为xy平面，y轴在xy平面内，且垂直于x轴，z轴满足右手坐标系。