地月Halo与DRO支持的往返月球任务轨道

曾 豪，李朝玉,徐 瑞，郝 平，彭 坤

(1.北京空间飞行器总体设计部，北京 100094；2.北京理工大学，北京 100081)

0 引 言

独特的空间环境观测位置与行星际探测的低耗能中转站使得三体系统平动点在空间任务中的应用价值逐步凸显[1-3]。地月系统平动点轨道能够为月球探测中继星的部署提供落脚点，支持着陆器与巡视器的月球背面导航任务[4-5]。借助地月空间拟周期轨道分析月球磁性层与空间环境[6]。其次，地月L1点与L2点计划用于未来载人空间任务，将空间站部署于月球附近三体平动点轨道，能够完成空间物资运输与燃料补加[7-8]、载人火星[9]与小行星探测任务[10]。同时，通过月球引力辅助与不变流形理论能够实现飞行器由地球停泊轨道与平动点轨道之间的低能量转移，从而有效地提高飞行器携带有效载荷的能力，将飞行器的月球探测任务作用最大化。

针对三体轨道支持的登月往返任务研究，彭坤等[11]分析了空间站部署地月平动点Halo的载人月球探测飞行模式，从燃耗需求、登月窗口和可靠性等多方面进行优劣分析与定量评价，分析表明基于L2点Halo的空间站登月模式可以为载人深空探测任务提供支持。Whitley等[8]针对月球附近的近直线Halo轨道与环月轨道(LLO)间往返时间与速度增量等参数变化特性及全月面可达域进行研究。同样地，曹鹏飞等提出了一种设计变量解析初值搜索策略，结合不变流形与局部梯度优化对探测器由Halo轨道飞抵LLO的两脉冲转移特性与奔月轨道月面可达范围进行分析[12]。……