细长小行星探测动力学与控制_曾祥远、李俊峰、刘向东_9787302522737

太阳系内已经发现的小行星数以百万计，它们形态各异，存在诸多不同于地球等大行星的奇特动力学现象。为深入理解和揭示上述现象的动力学机理，书中选取细长小行星为研究对象，分析不规则引力场特征及其绕飞探测器动力学特性等。全书共计6章，主要内容分为两大部分： (1)小行星引力场描述不规则引力场建模方法、Chermnykh偶极子模型及其改进模型的动力学特性分析，包括引力平衡点分布、平衡点稳定性与局部流形等； (2)小行星引力场中质点动力学，包括自然周期轨道、广义甩摆轨道、太阳帆航天器本体悬停轨道等。本书可供航天动力学、深空探测等领域研究者参考，也可供对小行星探测感兴趣的人员阅读。

前言

小行星探测是21世纪深空探测领域的重要方向之一，小行星不规则引力场内的动力学与控制问题则是探测任务轨道设计的理论基础和亟待解决的关键问题。自20世纪70年代，人类对小天体的航天探测才逐渐兴起。已有的理论研究、天文观测以及航天探测实践，使得人们对这些奇形怪状的太空石块有了基本了解，但仍缺乏系统深入的认知。目前国内小行星探测研究方兴，理论分析和未来工程实践均面临诸多挑战。作为小行星研究领域的专业书籍，书中主要阐述了作者有关小行星动力学的研究成果，包括小行星引力场简化模型及其动力学特性、引力场近似方法、环绕小行星的周期轨道、广义甩摆和应用太阳帆的悬停探测等。全书内容具体安排如下：
第1章介绍小行星探测意义、研究进展与挑战、奇特动力学特性等。
第2章为小行星引力场中轨道动力学基础，简要介绍不规则引力场建模方法与极子棒模型，分析Chermnykh偶极子模型及其绕飞质点动力学。
第3章研究一类改进偶极子模型，讨论改进模型的平衡点分布与稳定性等问题。
第4章针对细长小行星介绍两类引力场近似方法，包括平衡点位置逼近方法和引力梯度近似方法。
第5章探讨小行星不规则引力场中的周期轨道，介绍分层网格法和最优控制法等两类周期轨道搜索方法，给出多族周期轨道并分析轨道特性。
第6章研究两类特殊轨道：广义甩摆和本体悬停。分析不规则引力场中广义甩摆的动力学机理；简要介绍太阳帆航天器，研究太阳帆在小行星引力场内的悬停飞行。
除已经标明的引用外，全部内容均为作者近几年研究成果。书中公式和符号较多，同一符号在不同章节可能含义不同，请读者注意具体说明。
感谢国家自然科学基金细长形小行星引力场拓扑动力学与轨道控制研究（11602019）、碎石堆小行星的不规则散体建模与N体动力学仿真研究（11572166）、深空探测中的若干关键非线性不确定性动力学与控制问题研究（11432001）、中国科协青年人才托举工程（2016QNRC001）、北京理工大学优秀青年教师资助计划（2015YG0605）的大力支持。本书获得2017年度国家科学技术学术著作出版基金资助（2017A001）。曾祥远特此感谢家人，感谢美国工程院院士Kyle T. Alfriend教授、Srinivas R. Vadali教授、国际宇航科学院院士Giovanni Vulpetti、宝音贺西教授、唐胜景教授、张景瑞教授等的指导、合作与帮助。
限于作者水平，不妥或错误之处恳请批评指正。
编者

2018年10月

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