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第1章 绪论——空间对抗及其轨道特征 1

1.1 空间对抗的存在和其必然性 1

1.1.1 空间对抗是人类活动的必然 2

1.1.2 空间对抗是疆土延伸的必然 2

1.1.3 空间对抗是其特殊性质的必然 2

1.1.4 空间对抗是美俄一贯的国策 3

1.2 美俄的空间对抗活动 4

1.2.1 美国 4

1.2.2 俄罗斯 14

1.3 对抗轨道的特征 19

1.3.1 隐身轨道 20

1.3.2 规避轨道 20

1.3.3 拦截轨道 21

1.3.4 绕飞轨道 22

1.3.5 伴飞轨道 23

1.3.6 分离轨道 24

参考文献 26

第2章 隐蔽轨道的概念设计 27

2.1 被动隐蔽轨道概念 27

2.2 月球借力被动隐蔽轨道概念 28

2.2.1 月球引力辅助的B平面分析 29

2.2.2 航天器-月球共振轨道 32

2.2.3 基于航天器-月球共振轨道的隐蔽飞行 36

2.3 洛伦兹力被动隐蔽轨道概念 39

2.3.1 卫星带电与洛伦兹力轨道机动概念 40

2.3.2 洛伦兹力作用下的轨道运动方程 42

2.3.3 基于快速偏离参考轨道的隐蔽飞行 48

2.4 航天器“隐蔽与跟踪”轨道的设计概念 51

参考文献 53

第3章 空间拦截轨道设计 56

3.1 空间轨道拦截策略 56

3.1.1 共面轨道拦截策略 56

3.1.2 异面轨道拦截策略 64

3.2 追踪区、摧毁区和可拦截区的设计 66

3.2.1 追踪区设计 67

3.2.2 摧毁区和可拦截区设计 68

3.3 空间快速拦截轨道设计 70

3.3.1 空间快速共面拦截轨道设计 70

3.3.2 空间快速共面拦截轨道分析 73

3.4 空间拦截末制导律设计 76

3.4.1 坐标系及转换矩阵 77

3.4.2 发动机模型 79

3.4.3 空间拦截中的运动模型 81

3.4.4 导引律设计 82

参考文献 99

第4章 规避轨道的设计 100

4.1 空间目标在轨规避机动 100

4.1.1 几个有代表性的规避过程 100

4.1.2 规避机动的技术途径 102

4.2 危险物体及其判定准则 103

4.2.1 规避对象简介 103

4.2.2 危险物体判定准则 104

4.3 航天器规避机动策略及轨道设计 107

4.3.1 针对空间碎片的规避机动策略 107

4.3.2 针对拦截器的规避机动策略 110

参考文献 130

第5章 在轨释放与发射动力学 132

5.1 概述 132

5.2 相关发射技术分析 132

5.2.1 发射方式分析 133

5.2.2 发射窗口分析 135

5.2.3 发射姿态分析 135

5.3 航天器在轨发射的空间机动路径规划 136

5.3.1 双冲量变轨快速路径规划 137

5.3.2 基于发射窗口的遍历寻优路径规划 147

5.3.3 基于非线性规划算法的组合机动路径规划 152

5.4 航天器在轨释放与发射的轨迹优化 163

5.4.1 基于空间发射的组合机动拦截数学模型 164

5.4.2 多阶段不连续问题的求解技术 167

5.4.3 低轨道目标拦截算例及分析 169

5.4.4 中高轨道目标拦截仿真及分析 174

参考文献 180

第6章 典型在轨分离系统分析与设计 182

6.1 基于弹性势能转换的在轨分离动力学 182

6.1.1 理想情况下弹性势能转换分离过程动力学分析与建模 183

6.1.2 分离过程扰动因素分析与建模 190

6.2 基于滚珠丝杠的大质量体可控分离动力学 202

6.2.1 一种新型大质量体在轨分离系统 202

6.2.2 电机驱动滚珠丝杠副的在轨分离过程动力学分析与建模 208

6.3 在轨释放与分离地面微重力模拟试验 218

6.3.1 基于气浮平台的在轨分离地面模拟试验系统 218

6.3.2 典型在轨分离机构的地面微重力模拟试验 229

参考文献 233

第7章 在轨分离平台的自主制导与控制 235

7.1 在轨分离平台的自主制导与控制问题 235

7.1.1 深度撞击任务 235

7.1.2 罗塞塔任务 239

7.1.3 问题的提出 242

7.2 分离初态对分离后轨道机动准确度的影响分析 243

7.2.1 零速度分离条件下分离窗口求解 243

7.2.2 初始分离速度对轨道拦截机动性能的影响分析 245

7.3 基于母平台信息的子平台自主导航方法 248

7.3.1 自主导航方法 249

7.3.2 自主导航滤波模型 251

7.3.3 自主导航精度分析 254

7.3.4 自主导航方法仿真分析 256

7.4 在轨快速分离过程中的平台姿轨复合控制 261

7.4.1 在轨快速分离过程中子平台姿态稳定控制方法 261

7.4.2 在轨快速分离过程中母平台快速稳定控制方法 268

参考文献 286

第8章 悬浮与拼接轨道优化设计 288

8.1 悬浮轨道的特点与应用分析 288

8.2 基于太阳帆推进的悬浮轨道设计 291

8.2.1 太阳帆航天器推进原理 291

8.2.2 太阳帆悬浮轨道动力学分析 294

8.3 混合小推力推进的地球静止悬浮轨道设计 302

8.3.1 地球静止悬浮轨道特点 302

8.3.2 基于太阳能电推进的悬浮轨道航天器寿命分析 303

8.3.3 基于混合小推力推进的悬浮轨道推进策略 306

8.3.4 针对任务的地球静止悬浮轨道的优化 313

8.4 拼接轨道生成与优化 324

8.4.1 轨道的拼接点及多段轨道生成 324

8.4.2 基于多冲量的悬浮任务的拼接轨道设计 325

参考文献 330

第9章 航天器轨道机动可达范围研究 332

9.1 概述 332

9.1.1 可达性的定义 332

9.1.2 可达性的研究进展 333

9.1.3 研究意义与应用前景 334

9.2 面向自身的轨道机动可达性 335

9.2.1 面向自身的轨道机动可达性描述 335

9.2.2 面向自身的轨道机动可达性建模 339

9.3 面向拦截任务的轨道机动可达性 345

9.3.1 面向拦截任务的轨道机动可达性描述 345

9.3.2 面向拦截任务的轨道机动可达性建模 348

9.4 面向交会任务的轨道机动可达性 361

9.4.1 面向交会任务的轨道机动可达性描述 361

9.4.2 面向交会任务的轨道机动可达性建模 363

9.5 总结 368

参考文献 371