發(fā)布時(shí)間：2018-10-17 15:05

【摘要】：一直以來,小行星都是太陽(yáng)系形成和演化的研究重點(diǎn),同時(shí)也同地球生命的起源和發(fā)展密切相關(guān),并對(duì)人類的生存構(gòu)成潛在的威脅。對(duì)于小行星的地面觀測(cè)加深了人類對(duì)于小行星的認(rèn)識(shí)和了解,為理論研究提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。隨著深空探測(cè)時(shí)代的到來,小行星的觀測(cè)和研究進(jìn)入了嶄新的階段,同時(shí)也對(duì)探測(cè)器軌道動(dòng)力學(xué)研究提出了新的要求。由于小行星自身質(zhì)量小、形狀不規(guī)則和密度不均勻等特點(diǎn),小行星探測(cè)器軌道動(dòng)力學(xué)在繼承傳統(tǒng)的人造衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上,也出現(xiàn)了許多嶄新的發(fā)展,本論文就在這一領(lǐng)域進(jìn)行了幾點(diǎn)初步的理論研究。第一章概述了小行星的相關(guān)背景知識(shí),回顧了小行星探測(cè)任務(wù)的歷史。對(duì)小行星附近動(dòng)力學(xué)環(huán)境的分析表明,小行星附近探測(cè)器主要受到小行星引力和太陽(yáng)光壓攝動(dòng)。第二章介紹了小行星引力場(chǎng)模型。分別綜述了單顆小行星以及雙小行星的常用引力場(chǎng)模型。以三顆形狀規(guī)則程度不同的小行星為例,比較了單顆小行星的球諧函數(shù)引力模型同多面體引力模型的計(jì)算效率,并在小行星附近不同軌道高度處分析了球諧函數(shù)引力模型的計(jì)算精度,對(duì)球諧函數(shù)引力模型在單顆小行星引力場(chǎng)建模中的應(yīng)用提供了有益的啟示。在文獻(xiàn)已有研究的基礎(chǔ)上,提出了新的基于慣量張量的任意階雙小行星引力勢(shì)計(jì)算模型,計(jì)算效率相比已有的雙小行星引力勢(shì)模型有了顯著提高。第三章研究了單顆小行星探測(cè)器軌道動(dòng)力學(xué),研究對(duì)象主要分為懸停探測(cè)軌道和環(huán)繞探測(cè)軌道。對(duì)于懸停探測(cè)軌道,首先介紹了已有的小行星平衡點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的研究成果。然后在考慮了太陽(yáng)光壓攝動(dòng)的基礎(chǔ)上,計(jì)算得到了小行星平衡點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)替代軌道,并對(duì)動(dòng)力學(xué)替代軌道的類型和穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。對(duì)于環(huán)繞探測(cè)軌道,利用動(dòng)力系統(tǒng)理論,采用周期軌道方法,系統(tǒng)研究了小行星非球形引力影響下環(huán)繞軌道的類型和穩(wěn)定性,并分析了隨著小行星非球形引力的變化,不同類型環(huán)繞軌道的演化和穩(wěn)定性變化。另外,詳細(xì)介紹了考慮太陽(yáng)光壓攝動(dòng)情形下兩種特殊的凍結(jié)軌道:向陽(yáng)軌道和晨昏線軌道。第四章研究了雙小行星探測(cè)器軌道動(dòng)力學(xué)。首先分析了考慮高階引力勢(shì)作用下雙軌旋同步雙小行星系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然后采用截?cái)嗟蕉�階的相互引力勢(shì),利用周期軌道的方法,系統(tǒng)分析了軌旋同步雙小行星系統(tǒng)中主星的軌旋共振對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。在對(duì)雙小行星穩(wěn)定性研究的基礎(chǔ)上,給出了截?cái)嗟蕉�階的相互引力勢(shì)作用下雙小行星系統(tǒng)完整運(yùn)動(dòng)的一階分析解。之后重點(diǎn)研究了雙小行星系統(tǒng)的懸停探測(cè)軌道。首先在廣義限制性三體問題模型下,系統(tǒng)研究了雙軌旋同步雙小行星系統(tǒng)的平衡點(diǎn)及其穩(wěn)定性,然后進(jìn)一步給出了一般雙小行星系統(tǒng)平衡點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)替代軌道的分析解并進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證。最后簡(jiǎn)要介紹了雙小行星系統(tǒng)環(huán)繞軌道的研究現(xiàn)狀。綜上所述,本文作為小行星探測(cè)器軌道動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域相關(guān)系統(tǒng)性研究工作的總結(jié),創(chuàng)新點(diǎn)主要包含以下五個(gè)方面:(1)雙小行星系統(tǒng)的高階引力勢(shì)展開;(2)太陽(yáng)光壓作用下單顆小行星懸停探測(cè)軌道的穩(wěn)定性分析;(3)單顆小行星環(huán)繞周期軌道族的演化和穩(wěn)定性分析;(4)雙小行星系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究;(5)雙小行星系統(tǒng)懸停探測(cè)軌道的相關(guān)研究,包括系統(tǒng)的平衡點(diǎn)(雙軌旋同步雙小行星系統(tǒng))及其動(dòng)力學(xué)替代軌道(軌旋同步和非軌旋同步雙小行星系統(tǒng))的分析和數(shù)值求解。
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【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：V412.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 Xiang-Yuan Zeng;Xiang-Dong Liu;Jun-Feng Li;;Extension of the rotating dipole model with oblateness of both primaries[J];Research in Astronomy and Astrophysics;2017年01期

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本文編號(hào)：2277064