航天器轨道动力学与控制（上）

章节摘录

插图：航天器轨道动力学发展史的研究必须追溯到天文学的历史。中国四千年前就有可供考据的文字星象记载。约在公元前4世纪，有一个名叫石申的人，编制了“石氏星表”，成为后世许多天体测量工作的基础。然而，以数学方法和力学方法建立天体力学的却是欧洲的一批科学家：在哥白尼日心运动的基础上，德国天文学家J.开普勒于1609年发表了关于行星运动的第一定律和第二定律，并于1619年发表了第三定律；1687年I.牛顿系统地总结其物体运动三定律，并正式提出了万有引力定律，从而证明了开普勒定律，说明了月球绕地球的运动规律、潮汐的成因和地球两极较扁等自然现象。应用力学规律来研究天体的运动和形状的交叉学科称为天体力学（（Mestial Mechanics），包括天体质心的轨道运动和绕质心的旋转运动。对日月和行星，它则是要确定它们的轨道、编制星历表、计算质量并根据它们的自转运动确定天体的形状，等等。天体力学的研究内容包括：二体问题、三体问题、多体问题、摄动理论、天体形状和自转理论，以及有关天体运动的定性理论和数值计算方法。19世纪末，研究太阳系中大行星运动和月球运动的理论已臻完善。到20世纪初，计算月球和各大行星运动表的工作已完成，小行星运动理论和行星卫星理论也有了很大的发展。到了20世纪的中叶，由于火箭技术的发展，使人类第一次实现了发射人造物体进入外层空间的幻想。研究人造天体运动的科学被称作航天动力学（Astrodynamics）。它虽也使用着天体力学的方法，但已超出了天体力学的传统范围。多数人造卫星是在近地轨道上运行的，比地球的天然卫星——月球的轨道要低得多，它们的运动所受到的摄动力受空间近地环境的影响较大。航天动力学的研究可以提供按任务要求的轨道设计方法，还可以提供专门测量轨道摄动因素的技术手段。

前言

导弹与航天技术是现代科学技术中发展最快的高技术之一。导弹武器的出现，使军事思想和作战方式发生了重大变革；航天技术把人类活动的领域扩展到太空，使人类认识自然和利用外层一空间的能力发生了质的飞跃。导弹与航天工程是复杂的系统工程，它运用了现代科学技术众多领域的最新成果，是科学技术与国家基础工业紧密结合的产物，是一个国家科学技术水平和工业水平的重要标志。中国人民经过30年的努力，依靠自己的力量，勇于开拓，坚韧不拔，在经济和科学技术比较落后的条件下，走出了自己发展导弹与航天技术的道路；造就了一支能打硬仗的技术队伍；建立了具有相当规模和水平的导弹与航天工业体系；形成了遍布全国的科研、生产协作网。这是党中央独立自主、自力更生方针的伟大胜利，是全国各地区、各部门大力协同，组织社会主义大协作的丰硕成果。30年来，我国已有多种型号经历了研究、设计、生产、试验、装备、使用的全过程，装备了各种射程的战略和战术弹道导弹、各种类型的防空导弹和飞航导弹，用多种运载火箭发射了不同轨道和用途的人造卫星。我国导弹与航天工业的这些重大物质成果，对增强我国的国防实力、促进经济发展、带动科技进步发挥了重要的作用。

书籍目录

目 录

第一章 概 论

1.1作用和意义

1.2研究范畴

1.3轨道动力学应用

1.4航天器轨道控制及应用

1.5发展前景

第二章 太阳系、坐标系和时间系统

2.1太阳系

2.2近地空间环境

2.3地球形状和引力场位函数

2.4地球自转和岁差章动

2.5月球

2.6坐标系

2.7时间系统

第三章 二体问题和多体问题

3.1二体问题的解析解和轨道根数

3.2二体问题的应用

3.3多体问题的运动方程及十个积分

3.4圆型限制性三体问题

3.5作用范围及应用

第四章 卫星轨道摄动

4.1概述

4.2摄动方程

4.3正则方程和正则变换

4.4基于李级数的摄动方法

4.5地球引力场非中心力项的摄动

4.6大气阻力摄动

4.7太阳光压摄动

4.8日、月引力摄动

4.9数值积分法

4.10半分析方法

第五章 卫星轨道设计

5.1概述

5.2近地轨道主要摄动及轨道寿命

5.3太阳同步轨道

5.4回归轨道

5.5发射窗口

5.6卫星星食

5.7静止轨道

5.8静止轨道的主要摄动

5.9转移轨道设计

5.10远地点发动机变轨

第六章 特殊轨道和卫星星座

6.1概述

6.2冻结轨道

6.3逗留轨道

6.4伴随轨道

6.5伴随轨道拟合法

6.6系绳卫星轨道

6.7卫星星座

第七章 轨道转移

7.1共面圆轨道用两次冲量的最优转移

7.2共面圆轨道的三冲量转移

7.3共面椭圆轨道两次冲量的最优转移

7.4共面椭圆轨道上两固定点之间的最优转移

7.5非共面圆轨道的最小能量转移

7.6冲量对转移轨道根数的影响

7.7随转移时间变化的燃料消耗量

7.8转移轨道对位置和速度误差的敏感性

7.9航天器进入转移轨道的误差分析

7.10有心力场中的轨道转移

7.11两个或多个引力场中的轨道转移

7.12非共面非共轴椭圆轨道转移和时间控制

7.13小推力轨道转移

第八章 返回轨道设计

8.1概述

8.2人造地球卫星返回轨道设计

8.3载人飞船返回轨道设计

8.4航天飞机返回轨道设计

第九章 卫星轨道确定和预报

9.1初始轨道的确定

9.2轨道改进

9.3观测数据的预处理和精度分析

9.4卫星的观测预报

第十章 地月飞行和星际航行

10.1概述

10.2地月关系

10.3地月飞行类型

10.4地月飞行轨道的计算方法

10.5引力作用球

10.6双曲线超速

10.7日心过渡轨道

10.8逃逸轨道

10.9遭遇和俘获轨道

10.10行星际环旅轨道

10.11恒星际飞行

附录 符号表

编辑推荐

《航天器轨道动力学与控制(上)》：导弹与航天丛书.第5辑·卫星工程系列

作者简介

内 容 简 介

《航天器轨道动力学与控制》是卫星工程技术领域的一本专著。本

书共十七章，分上、下两册，上册十章，下册七章。书中主要论述航天器

自然轨道的基础理论、轨道设计和轨道确定以及受控运动时的理论和

技术问题。

本书理论联系实际，有较强的工程实用性，适合从事航天器研究、

设计、试验和应用的［程技术人员阅读，也可作为高等院校相关专业的

教学参考书。

图书封面

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