大行星、月球和小天体环绕型探测器的轨道问题

刘林 汤靖师

（1 南京大学天文与空间科学学院，南京 210093）

（2 南京大学空间环境与航天动力学研究所，南京 210093）

（3 北京航天飞行控制中心航天飞行动力学技术重点实验室，北京 100094）

1 引言

在深空探测中，环绕型探测器显然是一种主要的选择。对于这种探测器（特别是低轨探测器）的轨道而言，中心天体的非球形引力作用是决定其轨道特征的主要力源。因此，在确定探测方案时，必须深入地了解探测目标天体引力场的细节及其相应的探测器轨道特征，不能简单地套用人造地球卫星的结果，特别是对小天体的探测。

太阳系中各大行星和月球的形状及内部密度分布存在差异，它们的引力位有各自的特征，这就决定了相应的环绕型探测器的轨道及其变化规律会有明显的差别。而对于那些小天体（主要是大量的小行星），不但相应的引力位的具体形式难以构建，而且有些小天体的质量太小，探测器的绕飞形式难以形成，必须用伴飞的形式来代替，以达到近距离探测的目的。

金星、火星和月球各自的形状和物理结构有较明显差别，例如，月球的质量分布相对而言极不均匀，金星自转极慢，等等。由于这些特点，对环绕型探测器的轨道而言，它们可以作为大天体的不同典型。本文将具体阐述金星、火星和月球各自的环绕型探测器运行轨道的可能形式及轨道变化特征，并以必要的计算结果证实理论分析的可靠性，为相关的航天任务轨道设计提供有益的信息。……