第一章 绪论 1
1.1 月球的概况 1
1.1.1 月球的一般特征 1
1.1.2 月球的运动 3
1.1.3 与月球有关的坐标系 12
1.1.4 月球的影响球 15
1.1.5 月球卫星轨道的一般特性 18
1.2 月球探测器的飞行方式和轨道类型 23
1.3 月球探测活动的简史和展望 27
1.3.1 国外月球探测的目前情况 27
1.3.2 月球探测展望 35
1.4 月球探测器轨道设计简介 39
1.4.1 月球探测器轨道设计的目的 39
1.4.2 轨道约束条件 41
第二章 月球探测器轨道初步设计 45
2.1 二体轨道设计 45
2.2 双二体模型下月球卫星地月转移轨道设计 51
2.2.1 月球卫星地月转移轨道设计数学模型 52
2.2.2 参数对地月转移轨道的影响 62
2.3 双二体模型下垂直着月地月转移轨道设计 69
2.3.1 垂直着月地月转移轨道设计数学模型 69
2.3.2 垂直着月轨道与月球卫星轨道比较 72
2.4 入口点分布区域 72
2.4.1 入口点分布区域的确定 72
2.4.2 月球卫星轨道三类入口点分布区域的形状 73
2.4.3 倾角对椭圆速度入口点区域的影响 74
2.4.4 垂直着月轨道三类入口点区域的形状 76
2.5 双二体模型下月球探测器轨道设计算例 77
2.5.1 月球卫星轨道设计算例 77
2.5.2 垂直着月轨道设计算例 80
2.6 月球探测器轨道快速设计 82
2.6.1 月球探测器轨道快速设计数学模型 83
2.6.2 快速设计与精确设计的比较 92
2.6.3 月球探测器轨道的特性分析 94
第三章 月球探测器轨道精确设计 101
3.1 月球探测器精确轨道计算数学模型 101
3.1.1 时间系统 102
3.1.2 坐标系统 103
3.1.3 月球探测器的动力学方程 108
3.1.4 积分器 111
3.2 轨道摄动的影响 112
3.2.1 摄动对地月转移轨道计算精度的影响 112
3.2.2 摄动对月球卫星轨道计算精度的影响 117
3.3 月球卫星标准轨道设计 123
3.4 垂直着月标准轨道设计 130
3.5 精确模型下的月球探测器轨道设计算例 133
3.5.1 月球卫星轨道设计算例 133
3.5.2 垂直着月轨道设计算例 140
第四章 月球探测器着陆段轨道设计 145
4.1 从月球卫星轨道进行的软着陆 146
4.1.1 从月球卫星轨道进行的软着陆范例 146
4.1.2 月球卫星软着陆最佳制动方案 151
4.2 从垂直着月轨道上进行的软着陆 158
4.2.1 从垂直着月轨道上进行的软着陆范例 158
4.2.2 垂直着月软着陆制动方案 159
第五章 窗口选择 166
5.1 光照约束的影响 167
5.2 测控约束的影响 170
5.3 轨道运动学约束的影响 176
5.3.1 月球卫星轨道约束和着月轨道约束 176
5.3.2 地球停泊轨道约束和地月转移轨道约束 180
5.4 窗口选择算例 186
第六章 月球探测器的制导问题 190
6.1 月球探测器的初制导问题 191
6.1.1 误差源及其影响 191
6.1.2 初制导方案 192
6.1.3 初制导的统计分析 198
6.2 月球探测器的中途制导问题 199
6.3 中途制导策略与精度 206
6.3.1 中途制导策略 206
6.3.2 中途制导计算结果 211
6.3.3 中途制导统计分析 213
6.4 月球探测器的末制导问题 216
第七章 月球近旁转向技术 221
7.1 近旁转向的成功应用 221
7.2 月球近旁转向初步分析 224
7.2.1 平面情况近旁转向初步分析 224
7.2.2 空间情况近旁转向初步分析 228
7.3 精确模型下的近旁转向算例 236
7.3.1 发射地球静止卫星算例 236
7.3.2 发射地球高轨逆向卫星算例 240
7.3.3 算例分析 241
第八章 月球卫星最优小推力变轨 243
8.1 研究目的 243
8.2 最优转移问题的分解 245
8.3 轨道优化的数学模型 247
8.3.1 小推力轨道转移数学模型 247
8.3.2 遗传算法概述 248
8.4 冲量情况下的轨道优化 249
8.5 小推力情况下的轨道优化 253
8.5.1 小推力转移轨道优化的第一步 253
8.5.2 小推力转移轨道优化的第二步 258
8.5.3 发动机参数对最优转移轨道的影响 260
附录 263
附录A 天文常数 263
附录B 日月位置的近似计算 264
附录C 儒略日和格里历日期之间的转换 268
附录D JPL的行星／月球历表 270
附录E 引力加速度计算公式 272
附录F 月球引力位系数 276
附录G 主要符号表 302
参考文献 308