[发明专利]一种考虑始末约束的多体系统低能量捕获轨道方法

权利要求书

1.一种考虑始末约束的多体系统低能量捕获轨道方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：根据选择的目标天体和任务时间，在日心黄道系下进行星际转移发射窗口搜索，确定速度增量Δv最小的转移机会；

步骤二：建立天体赤道惯性坐标系，根据步骤一得到的速度增量Δv最小的转移机会对应的双曲超速V_∞，给定近心点半径r_p，计算不同轨道倾角i下的近心点位置速度R_p,V_p；

步骤三：在近心点对探测器施加机动，使轨道进入弱稳定边界轨道；

根据步骤二得到的双曲线轨道近心点位置速度R_p,V_p，沿速度反向施加机动使探测器的轨道偏心率略小于1，进入弱稳定边界轨道，探测器施加机动后的近心点状态记为位置R_pc和速度V_pc；探测器在弱稳定边界轨道的运动虽然保持稳定，但受到多体摄动影响，轨道根数与初始参数相比会发生变化，特别是轨道的近心点半径r_p和轨道倾角i，因此用于低能量的轨道改变；

步骤四：在天体赤道惯性系下建立多体动力学方程，对步骤三得到的弱稳定边界轨道积分，记录轨道多次经过近心点时的近心点半径r_pf和轨道倾角i_f，并绘制不同的施加机动后近心点初始状态对应的近心点半径r_pf和轨道倾角i_f分布图；

步骤五：根据任务轨道的终端约束，选择与终端约束最接近的弱边界轨道初始倾角作为双曲线轨道倾角，利用B平面法获得精确的星际转移和双曲线轨道，满足轨道初始发射约束；

步骤六：以任务轨道终端约束作为目标，对步骤五选定的弱稳定边界轨道进行轨道修正，得到修正后的弱稳定边界轨道，保证弱稳定边界轨道到达近心点时满足任务轨道终端约束；

步骤七：探测器沿步骤六修正后的弱稳定边界轨道到达满足约束的近心点后，施加制动，实现任务轨道入轨，完成低能量轨道捕获；

探测器沿弱稳定边界轨道到达任务轨道的近心点后，根据任务轨道的偏心率约束，沿速度反向施加相应的机动，即能够进入任务轨道，完成低能量轨道捕获。

2.如权利要求1所述的一种考虑始末约束的多体系统低能量捕获轨道方法，其特征在于：步骤一具体实现方法为，

根据探测目标选择和任务时间约束，设计速度增量最优的地球至目标天体的两脉冲转移机会，探测器从地球的出发时间为T₀，在日心黄道系下对应的出发状态R₀,V₀由星历确定，探测器从地球到目标天体的转移时间为T，因此探测器到达目标天体的时刻为T_f＝T₀+T，同样利用星历得到对应的到达状态R_f,V_f，通过求解始末状态与转移时间确定Lambert问题，得到出发所需的速度增量Δv₁和交会所需的速度增量Δv₂，其中：Δv₂即为探测器相对与目标天体的双曲超速V_∞＝Δv₂；根据任务约束对出发时间T₀和转移时间T进行遍历搜索，通过等高线图或优化算法得到速度增量Δv最小的转移机会。