日地平动点深空探测任务的轨道设计与控制方法研究

平动点及其附近空间是未来深空探测进程中的一种宝贵空间资源，在深空探测实践中具有广阔的应用前景,本项目旨在以限制性三体问题轨道动力学为基础，研究日地平动点动力系统的特征，周期、拟周期轨道的数值计算方法，各种摄动条件下转移轨道的设计、优化及测控方法，日地系统共线平动点中心流形的计算方法和特性分析，日地系统共线平动点拟周期轨道的数值计算方法，基于拟周期轨道的任务设计方法，以及拟周期轨道的稳定保持控制方法。为了在轨道设计与控制方法的研究中充分利用平动点动力系统本身的特征，本项目首先解决日地平动点稳定、不稳定流形及中心流形的计算问题，在此基础上研究利用这些不变流形结构进行日地平动点轨道设计与控制的方法，最终达到在顺利完成探测任务的基础上最小化燃料消耗的目的。本项目的研究将为我国未来的日地平动点任务设计提供基础性技术支持，对于我国航天事业的中长期发展具有重要理论意义和实用价值。

在限制性三体问题轨道动力学基础上，本项目首先根据日地平动点动力系统的特征研究了周期轨道的数值计算方法；在此基础上引入各种摄动因素，研究了摄动条件下转移轨道的设计、优化及测控方法；进而完成了日地系统共线平动点中心流形的计算方法和特性分析，以及日地系统共线平动点拟周期轨道的数值计算方法；紧接着实现了基于拟周期轨道的任务设计，以及完成了拟周期轨道的稳定保持控制方法研究。在研究过程中，转移轨道的设计充分地利用了平动点动力学系统的特性，包括稳定流形、不稳定流形等，成功的设计了低能转移轨道，并在此基础上实现了平动点附近轨道的轨道控制方法。本项目的研究将为我国未来的日地平动点任务设计提供基础性技术支持，对于我国航天事业的中长期发展具有重要理论意义和实用价值。