隨著空間科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展以及地球上自然資源的日益短缺,探索外太空顯得尤為重要,深空探測(cè)目前已成為世界各航天大國(guó)重點(diǎn)資助的領(lǐng)域。了解并掌握深空探測(cè)中限制性多體系統(tǒng)中探測(cè)器的軌道特性,也是實(shí)際探測(cè)任務(wù)中一個(gè)非常關(guān)鍵的科學(xué)問(wèn)題。本課題致力于研究在雙星系統(tǒng)HD 191408的萬(wàn)有引力和攝動(dòng)因素作用下,探測(cè)器的軌道動(dòng)力學(xué)行為,主要涵蓋以下四個(gè)方面:(1)探測(cè)器在雙星系統(tǒng)HD 191408引力作用下的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題可視為限制性三體問(wèn)題,首先給出此問(wèn)題在無(wú)量綱質(zhì)心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的動(dòng)力學(xué)控制方程,然后討論其零速度曲面(線)的幾何構(gòu)型與Jacobi常數(shù)之間的關(guān)系,分別得到此系統(tǒng)的三個(gè)共線平動(dòng)點(diǎn)和兩個(gè)三角平動(dòng)點(diǎn)。(2)對(duì)于一般限制性三體問(wèn)題,由于其對(duì)應(yīng)的動(dòng)力學(xué)控制方程具有不可積性和高度復(fù)雜性,因此我們運(yùn)用先驗(yàn)估計(jì)和Reissig等人的高階非線性微分方程理論,研究了探測(cè)器在雙星系統(tǒng)HD 191408引力作用下做周期運(yùn)動(dòng)的條件。研究發(fā)現(xiàn),此系統(tǒng)周期軌道的存在條件與系統(tǒng)初始狀態(tài)、雙星系統(tǒng)的質(zhì)量比率以及選取的控制參數(shù)和輔助函數(shù)矩陣密切相關(guān)。(3)探測(cè)器在雙星系統(tǒng)HD 191408引力作用下的非線性動(dòng)力學(xué)行為極其復(fù)雜,微小的變化都可能對(duì)此系統(tǒng)造成很大的影響。我們利用分岔和混沌理論,分析了不同的攝動(dòng)參數(shù)對(duì)探測(cè)器周期軌道的影響,本文考慮的攝動(dòng)參數(shù)主要包括:雙星系統(tǒng)中兩顆主星的質(zhì)量比率、三軸率、輻射以及科里奧利力和離心力。通過(guò)分岔分析,我們發(fā)現(xiàn)探測(cè)器的動(dòng)力學(xué)行為隨著這些參數(shù)變化相異甚大。(4)基于Lindstedt-Poincare攝動(dòng)法,我們分別就二維平面和三維空間的情形,給出了探測(cè)器在雙星系統(tǒng)HD 191408引力作用下的二階和三階近似解的數(shù)學(xué)表達(dá)式;通過(guò)對(duì)比分析所得近似解對(duì)應(yīng)的軌道相圖發(fā)現(xiàn),平面情況下求得的二階和三階近似周期軌道十分接近,而空間情況下,二階和三階近似周期軌道則截然不同,這是由求解過(guò)程中選取的軌道參數(shù)冪級(jí)數(shù)不同導(dǎo)致的,但這些軌道都對(duì)我們的研究具有重要的參考意義。綜上所述,本課題主要研究了探測(cè)器在雙星系統(tǒng)HD 191408的引力作用下做周期運(yùn)動(dòng)的條件,探討了不同的攝動(dòng)參數(shù)對(duì)探測(cè)器動(dòng)力學(xué)行為的影響,并分別給出了二維和三維空間中周期軌道的二階和三階近似表達(dá)式,希望本課題的研究結(jié)果可為將來(lái)的軌道設(shè)計(jì)提供些許理論參考。
【學(xué)位單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V412.41
【部分圖文】：

在“極樂(lè)空間”（Ｅｌｙｓｉｕｍ邋Ｐｌａｎｉｔｉａ）上安全著陸，其作為首個(gè)探索火星內(nèi)部的探測(cè)器，^u創(chuàng)了逡逑火星科學(xué)的新紀(jì)元。２０１９年丨月３日，中國(guó)探月著陸器嫦娥四號(hào)在一顆名為“鵲橋”的中逡逑繼衛(wèi)星輔助下（見(jiàn)圖１－２），成功發(fā)射到月球背面，使得中國(guó)完成了人類探月里程碑。逡逑ｍＭ逡逑圖ｉ－ｉ邋“洞察號(hào)”在火星的自拍照逡逑（來(lái)源：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｎｅｗｓ．ｃｏｍ／ｔｐ／ｈｄ２０１１／２０１８／１２－１２／８５６９６２．ｓｈｔｍｌ）逡逑

逑１．３．２邋雙星系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀逡逑雙星系統(tǒng)ＨＤ邋１９１４０８邋（詳見(jiàn)圖１－３）位于射手座星座中，根據(jù)由依古巴衛(wèi)星測(cè)量的逡逑０．１６６２５弧秒的年視差偏移，該系統(tǒng)距離地球１９．６２光年（６．０１５秒）。它以大約每秒１２９公逡逑里的速度接近太陽(yáng)系。在這個(gè)速率下，它將在４１１００年內(nèi)接近太陽(yáng)的６．７光年（２．０５秒差逡逑距）。根據(jù)１２年的時(shí)間內(nèi)收集的徑向速度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，由一個(gè)行星在三到六個(gè)天文單位距離逡逑的軌道上存在由其引起的周期性的跡象。逡逑ｍｍ逡逑■逡逑圖１－３雙星系統(tǒng)ＨＤ邋１９１４０８逡逑（來(lái)源：ｈｔｔｐ：／／ｓｍｂａｄ．ｕ－ｓｔｒａｓｂｇ．ｆｒ／ｓｉｍｂａｄ／ｓｉｍ－ｉｄ７ＩｄｅｎｔＨＤ％２０１９１４０８）逡逑對(duì)于深空中雙星系統(tǒng)，相關(guān)的研宄屈指可數(shù)。對(duì)于大質(zhì)量雙星系統(tǒng)，黃潤(rùn)乾分析過(guò)逡逑潮汐效應(yīng)、自轉(zhuǎn)效應(yīng)和輻射效應(yīng)對(duì)星風(fēng)物質(zhì)損失的影響，給出了此過(guò)程中軌道參數(shù)的變化逡逑以及此系統(tǒng)中的碰撞星風(fēng)沖擊波。在美國(guó)“水手”系列中，于１９７３年１１月３日發(fā)射的最逡逑后一個(gè)“水手１０號(hào)”探測(cè)器，是世界上第一個(gè)雙星探測(cè)器［３５］。Ｓｉｎｇｈ等人［３６］研究了當(dāng)主天逡逑體為扁圓形和輻射源時(shí)

我們首先介紹兩個(gè)常用坐標(biāo)系：質(zhì)心慣性坐標(biāo)系０ＡＴＺ和質(zhì)心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系ｏｘｙｚ。質(zhì)心逡逑慣性坐標(biāo)系０ＸＫＺ是由兩個(gè)主天體和Ｍ２以及一個(gè)探測(cè)器Ｍ組成的系統(tǒng)，坐標(biāo)系的原逡逑點(diǎn)卩在岣和N系鬧市模ㄈ繽跡玻保�，其轴叧C媯埃兀聳橇礁鮒魈焯宓墓斕榔矯媯刂嵊山繡義現(xiàn)趕潁停玻海酥嵊脛怪輩⒙閿沂腫晗擔(dān)希謚崠怪庇詮斕榔矯媯埃兀耍�，三个天体的伭x現(xiàn)柿糠直鷂罰罰保埠停罰罰�，沁b淼鬧翟對(duì)緞∮冢睿粑裕焙筒疲駁牧呷破渲市膩義獻(xiàn)慕嵌齲粑奔�，两铬V魈焯宓狡涔倉(cāng)市牡木嗬敕直鷂鷙停保分市男赍義舷擔(dān)錚詰腦

本文編號(hào)：2808040