[发明专利]应用借力机制选择星际探测目标的探测器发射方法

摘要

应用借力机制选择星际探测目标的探测器发射方法，属于深空探测转移轨道技术领域。为了解决轨道半长轴较大或者偏心率较大的探测目标的可接近性评价这一难题，本发明的探测器发射方法包括：最优两脉冲转移轨道求取、借力飞行轨道类型选择和借力飞行轨道拼接三个部分。先求取从目标星到发射星体的最优两脉冲转移轨道，把发射星体作为借力星体，两脉冲转移在发射星体处的参数作为借力飞行时的匹配参数，然后采用周期约为发射星体公转周期整数倍的日心大椭圆轨道和远日点处的深空机动，搜索满足匹配条件的发射参数。本发明通过引入借力机制实现对原有两脉冲转移的扩展，提高半长轴较大或偏心率较大目标的可接近性。

主权项

1、应用借力机制选择星际探测目标的探测器发射方法，其特征在于所述方法为：一、采用异面非共轴椭圆轨道的最优两脉冲计算方法，通过公式(1)～(4)和牛顿迭代方法绘制给定真近点角的最优总的速度增量等高线图，确定全局最优解两脉冲转移可能出现的区域，采用SQP方法得到从目标星体到发射星体的全局最优的两脉冲转移轨道；∂I→1∂pt=±(12pt)(v-zU→1)---(1)]]>v=μpt(r→2-r→1)|r→1×r→2|---(3)]]>z=μpttg(θ2)---(4)]]>式中：和分别表示发射星体和目标星体位置的单位方向矢量，μ为引力常数，p_t为转移轨道的半交弦，和分别为初始和末端的位置矢量，θ为角度改变量；二、选择两脉冲转移的发射星体作为借力星体，探测器从发射星体发射进入飞行周期比发射星体公转周期整数倍稍大，近日点半径为发射星体平均公转半径的日心大椭圆轨道，根据目标星体的参数，通过公式(5)～(7)确定日心大椭圆转移轨道的周期P_l、远日点速度v_a、远日点半径r_a：ra=rp2vp22μsun-rpvp2---(5)]]>va=vprpra---(6)]]>Pl=π(ra+rp)22μsun---(7)]]>式中：μ_zun是太阳的引力常数，r_p为近日点半径；三、以两脉冲转移在发射星体处的参数作为借力飞行时的匹配参数，采用周期约为发射星体公转周期整数倍的日心大椭圆轨道和调整远日点处的深空机动，在远日点处施加一个深空机动Δv_m，使得近日点半径小于发射星体的轨道半径，探测器的轨道和发射星体的轨道相切，通过采用C₃即双曲线超速的平方的方法将不同的轨道段拼接起来，利用公式(8)～(12)确定探测器深空机动后轨道的长半轴a_r，轨道周期P_r，偏心率e_r、探测器返回地球的远日点速度v_a、从发射到与发射星体交会时的飞行时间t_c：                          v_ar＝v_a-Δv_m                    (8)ar=12ra-(var2μsun)---(9)]]>Pr=2πar3μsun---(10)]]>er=(raar)-1---(11)]]>Te=(Pl2)+(Pr2)+tep---(12)]]>式中：t_ep为探测器从交会点到初始轨道近日点的时间。