[发明专利]基于行星借力的水星交会脉冲轨道优化设计方法

权利要求书

1.一种基于行星借力的水星交会脉冲轨道优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、建立平面内椭圆型的地球、金星和水星解析星历模型与相位自由轨道模型，设定探测器从地球出发后，通过对金星进行2次借力到达水星；

步骤2、在一定的范围内离散化发射相位和发射速度形成一系列网格点，以每个网格点为初始条件计算地球到水星的交会轨道，绘制水星交会速度等高线图；

步骤3、利用水星交会速度等高线图，选取最优发射相位和发射速度，然后利用步骤1中的行星解析星历模型，计算得到地球到水星的交会轨道。

2.根据权利要求1所述的基于行星借力的水星交会脉冲轨道优化设计方法，其特征在于：步骤1具体包括：

步骤101：以某一历元时刻的轨道根数为基准，设定地球、金星和水星的轨道倾角为零，建立平面内椭圆型的行星解析星历模型；

步骤102：在该星历模型的基础上，假设任意时刻行星可在其轨道上任意点出现，构建以行星平近点角为独立变量的行星相位自由轨道模型；

步骤103：设定借力序列为地球-金星-金星-水星，其中第1次金星借力采用1:1共振飞越，第2次金星借力按照最低允许高度300 km飞越。

3.根据权利要求1所述的基于行星借力的水星交会脉冲轨道优化设计方法，其特征在于：步骤2具体包括：

步骤201：假定发射速度与地球速度相反，在一定的范围内对发射相位和发射速度进行离散化，得到一系列网格点；

步骤202：以每个网格点为初始条件，利用行星相位自由轨道模型和探测器与行星轨道相交算法计算地球到金星的转移轨道，实现对金星的1:1共振借力；利用行星共振借力轨道算法计算和行星借力模型，计算金星到金星的转移轨道以及金星到水星的转移轨道，获得水星交会速度；

步骤203：完成所有网格点对应的转移轨道计算，绘制水星交会速度等高线图。

4.根据权利要求1所述的基于行星借力的水星交会脉冲轨道优化设计方法，其特征在于：步骤3具体包括：

步骤301：根据水星交会速度等高线图，选取最小交会速度对应的最优发射相位和发射速度，得到发射相位、借力天体相位以及水星交会相位的最优相对相位；进一步利用行星解析星历模型计算，计算给定发射年份的具体发射时刻、发射位置和发射速度；

步骤302：设定地球到金星转移轨道的深空机动位于第1个近日点，以深空机动的脉冲速度为优化目标，利用多圈兰伯特算法优化计算转移圈数，计算地球到金星的转移轨道；紧接着利用行星共振借力算法，计算金星到进行的共振借力转移轨道；

步骤303：设定第2次金星借力的飞越高度为300 km，计算该次借力后探测器的日心轨道；以深空机动的脉冲速度为优化目标，对深空机动位置的真近点角和转移圈数进行优化计算得到金星到水星的转移轨道。