平动点任务节能轨道设计与优化技术研究

平动点在未来深空探测中具有重要价值。本项目在前期研究基础上，针对平动点节能轨道设计与优化技术中几个有待完善的关键问题展开研究。首先对平动点附近除常规Halo、Lissajous轨道之外的特殊拟周期轨道族的分布、演化、稳定性、流形可达范围及可能的应用进行深入分析，研究快速设计方法及转移消耗。其次重点探索平动点节能转移轨道优化设计新技术和新方法：探明轨道共振与轨道转移之间的联系；寻找流形连接轨道高效率优化设计方法，推导（非）穿越轨道的高阶解析解；探讨不变流形与借力飞行技术的融合与互补作用；改进转移轨道设计方法的数值收敛性；研究转移轨道时间-能量折衷优化设计。然后研究基于平动点的低能量捕获和逃逸轨道设计，探明目标天体环绕轨道特性对低能量捕获轨道影响。在理论研究的基础上，研制具有自主知识产权的平动点节能轨道设计软件，以我国自主木星系统探测任务为应用背景，完成探测木星系统内多个天体的节能转移方案。

平动点在未来深空探测中具有重要价值。本项目针对平动点节能轨道设计与优化技术中几个有待完善的关键问题展开研究。首先对平动点附近除常规Halo、Lissajous 轨道之外的特殊拟周期轨道族的分布、演化、稳定性、流形可达范围及可能的应用进行深入分析，研究特殊拟周期轨道的转移轨道设计。其次重点探索平动点节能转移轨道优化设计新技术和新方法：研究发表在特殊共振点施加轨道机动的变轨效率较高；在（非）穿越轨道的解析解的基础上，提出了一种正向积分和逆向积分向结合的低能量轨道设计方法；探讨不变流形与借力飞行技术的融合与互补作用，并将其推广到嫦娥二号2012年后飞行方案设计；利用特征向量方法大大提高了平动点转移轨道设计的收敛性；将编队飞行理论拓展到L5点周期轨道和转移轨道设计。然后研究基于平动点的低能量捕获和逃逸轨道设计，利用低能量逃逸轨道设计理论为嫦娥二号从月球飞往日地L2点任务设计了三种节能转移方案。在理论研究的基础上，研制具有自主知识产权的平动点节能轨道设计软件，以我国自主木星系统探测任务为应用背景，完成探测木星系统内多个天体的节能转移方案。