空间特殊轨道理论与设计方法 [Theory and Design Method of Spccial Space Orbit] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

张雅声，徐艳丽，周海俊 著

图书标签:

• 空间轨道
• 轨道力学
• 轨道设计
• 航天工程
• 空间动力学
• 轨道控制
• 卫星轨道
• 特殊轨道
• 轨道优化
• 航天器

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118097283

版次：1

商品编码：11609204

包装：精装

外文名称：Theory and Design Method of Spccial Space Orbit

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：201

正文语种：中文

内容简介

　　《空间特殊轨道理论与设计方法》是航天器轨道与控制领域的一本专著，重点围绕空间特殊轨道的设计方法展开论述。随着空间任务不断拓展，传统的轨道理论和设计方法已经无法满足要求。《空间特殊轨道理论与设计方法》在总结当前空间活动趋势的基础上，给出了空间特殊轨道的概念及其应用；重点阐述了悬停轨道、螺旋巡游轨道、基于穿越点的多目标交会轨道以及主动接近轨道的理论与设计方法；跟踪国外最新研究成果，介绍了快速响应轨道、极地驻留轨道的理论与设计方法。
　　《空间特殊轨道理论与设计方法》可作为相关科研院所的科研人员、相关院校的研究生以及从事航天器总体的研究人员的参考书。

目录

第1章 典型轨道概述
1.1 回归轨道
1.1.1 回归轨道的定义
1.1.2 不同的轨道周期
1.1.3 地球静止轨道及其应用
1.2 太阳同步轨道
1.2.1 太阳同步轨道的定义
1.2.2 太阳同步轨道的特点
1.2.3 太阳同步回归轨道及其应用
1.3 冻结轨道
1.3.1 冻结轨道的定义
1.3.2 闪电轨道及其应用
1.4 逗留轨道
1.4.1 逗留轨道的定义
1.4.2 逗留轨道的应用
1.5 小结

第2章 空间特殊轨道的概念及其应用
2.1 空间特殊轨道的概念
2.1.1 轨道设计理念的差异
2.1.2 轨道控制与轨道设计相耦合
2.1.3 满足特殊的空间应用需求
2.2 空间特殊轨道的分类
2.2.1 悬停轨道
2.2.2 巡游轨道
2.2.3 多目标交会轨道
2.2.4 主动接近轨道
2.2.5 快速响应轨道
2.2.6 极地驻留轨道
2.3 空间特殊轨道的描述
2.3.1 轨道根数
2.3.2 无奇点根数
2.3.3 直角坐标分量
2.4 小结

第3章 悬停轨道理论与设计方法
3.1 悬停轨道的概念
3.2 定点悬停轨道设计
3.2.1 动力学模型
3.2.2 开环控制方式
3.2.3 闭环控制方式
3.3 区域悬停轨道设计
3.3.1 受限区域构型分析
3.3.2 区域悬停轨道控制
3.3.3 单次脉冲区域悬停轨道
3.3.4 多脉冲区域悬停轨道
3.4 偏置地球静止轨道设计
3.4.1 偏离轨道平面的偏置轨道
3.4.2 轨道平面内的偏置轨道
3.4.3 轨道偏置能量分析
3.5 小结

第4章 螺旋巡游轨道理论与设计方法
4.1 螺旋巡游轨道的概念
4.2 相对运动模型精度分析
4.2.1 精确相对运动动力学方程
4.2.2 相对运动动力学方程的简化
4.2.3 相对运动动力学模型精度分析
4.2.4 巡游航天器相对运动动力学模型分析
4.3 遍历巡游轨道设计
4.3.1 基于Hill方程的设计方法
4.3.2 基于E/I矢量法的设计方法
4.3.3 设计约束
4.3.4 仿真分析
4.4 往返巡游轨道设计
4.4.1 设计方法
4.4.2 乏计约束
4.4.3 仿真分析
4.5 丁控巡游轨道设计
4..5.1 螺旋环设计
4.5.2 进入走廊设计
4.5.3 单次脉冲控制策略
4.5.4 快速巡游控制策略
4.6 小结

第5章 基于穿越点的多目标交会轨道理论与设计方法
5.1 多目标轨道交会问题描述
5.2 穿越点的概念及其确定方法
5.2.1 穿越点的概念
5.2.2 穿越点的确定方法
5.3 基于穿越点的轨道交会策略
5.3.1 基于穿越点的设计思想
5.3.2 交会轨道设计策略
5.3.3 轨道交会控制方法
5.4 非共面同构多目标交会轨道设计方法
5.5 非共面异构多目标交会轨道设计方法
5.5.1 设计步骤
5.5.2 交会轨道设计方法
5.5.3 穿越点点集确定方法
5.5.4 交会弹道设计方法
5.6 仿真分析与方法修正
5.6.1 基于穿越点的轨道交会仿真
5.6.2 基于穿越点的轨道交会方法修正
5.7 小结

第6章 主动接近轨道理论与设计方法
6.1 主动接近轨道的概念
6.2 接近轨道设计
6.2.1 调相轨道
6.2.2 丘距离接近轨道
6.3 相对位姿动力学模型
6.3.1 相对姿态动力学模型
6.3.2 相对位置动力学模型
6.4 最终逼近轨道设计
6.4.1 三轴稳定型目标的最终逼近
6.4.2 姿态无控型目标的最终逼近
6.4.3 仿真实现
6.5 小结

第7章 快速响应轨道理论与设计方法
7.1 快速响应轨道的概念
7.2 圆形快速绕飞轨道
7.2.1 圆形快速绕飞轨道设计
7.2.2 目标禁区的定义
7.2.3 安全性分析
7.3 快速进人空间轨道
7.3.1 低轨快速进入轨道设计
7.3.2 Cobra轨道设计
7.4 小结

第8章 极地驻留轨道理论与设计方法
8.1 极地驻留轨道的概念
8.2 极地驻留轨道设计方法
8.2.1 圆型限制性三体问题下的动力学模型
8.2.2 驻留距离固定时极地驻留轨道设计
8.2.3 驻留距离不固定时极地驻留轨道设计
8.3 极地驻留轨道优化设计
8.4 小结
附录 利用Matlab软件优化设计交会轨道
参考文献

前言/序言

《现代空间动力学概论：轨道设计与控制前沿》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代空间动力学视角，重点聚焦于先进的轨道设计理论和实际应用方法。内容涵盖了从经典轨道力学基础到前沿的轨道设计技术，旨在为从事航天器轨道设计、任务规划、飞行控制以及相关研究的工程师、科学家和学生提供一套系统性的知识框架和实用的工具。 核心内容概述： 第一部分：空间动力学基础回顾与拓展 引言：空间动力学的演进与挑战 追溯空间动力学学科的发展历程，从早期天体力学对轨道预测的贡献，到现代航天任务对复杂轨道机动和高精度控制的需求。探讨当前空间动力学面临的关键挑战，如多体动力学效应、非保守力扰动（如大气阻力、太阳光压）、轨道退化与稳定性分析等。 中心天体与二体问题：精确描述与近似解 详细阐述中心天体模型下二体问题的解析解，包括开普勒轨道参数（半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点辐角、真近点角）的定义与相互转换。在此基础上，引入摄动理论，分析地心引力异常、月球与太阳引力、大气阻力、太阳光压等对轨道演化的影响，并介绍多种摄动方程（如拉格朗日方程、汉密尔顿方程）及其数值求解方法。 三体与多体问题：复杂环境下的轨道动力学 深入探讨在存在两个或多个引力源（如地-月-日系统）下的三体问题，重点分析其非线性特征和混沌现象。介绍限制性三体问题（LTP）的经典解，如拉格朗日点（L1-L5）的稳定性及其在航天任务中的应用潜力。拓展至一般多体问题，探讨其在深空探测、轨道编队和大型空间结构动力学分析中的重要性。 非牛顿引力理论与相对论效应：高精度轨道建模 探讨超出经典牛顿万有引力范畴的引力模型，如地球的非球形引力势模型（谐系数展开）、非球形天体（如行星、小行星）的引力场建模。介绍广义相对论对高精度轨道力学的影响，特别是在近距离观测（如水星轨道进动）或高精度导航中的必要性。 第二部分：先进轨道设计方法与技术 周期轨道与特殊轨道：几何特性与稳定性分析 详细介绍各类周期轨道，包括地球静止轨道（GEO）、地球同步轨道（GSO）、极轨轨道、倾斜同步轨道等，并分析其轨道参数、覆盖特性和应用场景。重点介绍低功耗、低燃料消耗的特殊轨道类型，如地平轨道（Heliocentric Equatorial Orbit）、太阳同步轨道（SSO）及其在遥感、气象、导航等领域的优势。深入分析这些轨道的稳定性，包括长期稳定性、线性稳定性及混沌区域的识别。 转移轨道设计：高效与精密的机动策略 系统介绍不同类型的转移轨道，如霍曼转移（Hohmann Transfer）、双椭圆转移（Bieiliptic Transfer）以及它们在改变轨道高度、倾角和偏心率中的应用。阐述优化转移轨道设计的原则，包括最小化燃料消耗、最小化转移时间、以及避开特定区域（如辐射带、空间碎片密集区）的策略。引入高维空间中的最优控制理论，探讨通过数学优化方法设计更高效、更灵活的转移轨道。 交会与对接轨道设计：精确定位与相对运动控制 详细阐述航天器在轨交会与对接过程中所需的轨道设计技术。分析目标航天器与交会航天器之间的相对轨道动力学，包括相对距离、相对速度和相对姿态的控制。介绍交会过程中的轨道控制策略，如推进剂优化、低推力机动、以及利用自然摄动进行被动交会的技术。 编队飞行轨道设计：协同运动与分布式任务 探讨多航天器编队飞行中的轨道设计原理。分析编队保持、编队重构和编队协同任务所需的轨道协调策略。介绍基于相对轨道动力学和相对轨道控制的编队技术，以及如何设计使编队航天器在特定相对位置和速度下保持稳定运动的轨道。 第三部分：轨道控制与任务规划 轨道维持与轨道保持控制 详细讲解在各种摄动作用下，如何通过轨道维持和轨道保持控制来确保航天器在预定轨道上运行。介绍常用轨道控制策略，包括脉冲推力控制、连续推力控制（如低推力推进器）以及基于模型预测控制（MPC）的智能控制方法。 变轨控制与轨道机动 阐述执行各种轨道机动（如轨道升高、轨道降低、轨道倾角变更、轨道平面变更）所需的控制方法和燃料消耗计算。分析不同推力水平、不同推进剂类型对轨道机动性能的影响。 任务规划中的轨道设计集成 将轨道设计方法与实际航天任务规划相结合。介绍如何根据任务目标（如地球观测、科学探测、通信覆盖、空间站服务）来选择和优化轨道。探讨任务时间窗口、轨道覆盖度、通信可行性、能量约束等因素在轨道设计中的综合考量。 轨道碰撞风险与空间碎片规避 探讨空间碎片对轨道安全的威胁，以及在轨道设计和任务规划中如何评估和规避轨道碰撞风险。介绍空间碎片监测、碰撞预警以及航天器轨道规避机动策略。 本书特色： 理论与实践并重： 在提供扎实的理论基础的同时，注重介绍实际应用中的设计方法和工程考量。 系统性与前沿性结合： 涵盖了经典轨道力学的核心内容，并深入探讨了当前研究的前沿方向。 数学工具的应用： 强调数学模型和数值计算在轨道分析与设计中的重要作用，并介绍相关的计算工具和软件。 清晰的逻辑结构： 内容组织严谨，从基础到高级，层层递进，便于读者理解和学习。 本书适合作为高等院校空间科学、航空航天工程、物理学等专业的研究生教材，也可作为从事相关领域科研和工程技术的专业人士的参考书。通过阅读本书，读者将能够深刻理解空间动力学的奥秘，掌握先进的轨道设计与控制技术，为未来的航天事业贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我对宇宙充满好奇，特别是对于那些在太空中运行的航天器，它们如何能够在真空和失重的环境中保持稳定运行，并按照预设的轨迹飞行，这让我感到无比着迷。《空间特殊轨道理论与设计方法》这个书名，恰好触及了我心中的疑问。我设想，书中将会详细阐述各种轨道理论，特别是那些不那么“寻常”的“特殊轨道”。我想知道，这些特殊轨道是如何产生的？它们在设计过程中又需要考虑哪些独特的因素？例如，是否是为了实现更高效的通信覆盖，或是为了进行更精密的科学观测，又或是为了规避某些潜在的风险，例如太空垃圾的碰撞？这本书会不会深入讲解这些轨道的设计方法，包括所需的数学计算、物理模型以及工程实现上的挑战？我渴望通过阅读这本书，能够更深入地理解航天器如何在宇宙的宏大尺度上，被精确地引导和控制，从而更好地认识人类在探索宇宙道路上的智慧与成就。

评分☆☆☆☆☆

在无数个仰望星空的夜晚，我总是会思考，那些在遥远的太空执行任务的航天器，它们是如何能够精确地沿着预设的路径飞行，而不是迷失在无垠的宇宙中？《空间特殊轨道理论与设计方法》这个书名，恰好点燃了我内心深处的求知欲。《空间特殊轨道》这个概念，尤其让我感到好奇。我们对地球同步轨道、极地轨道等比较熟悉的轨道类型有所了解，但“特殊”二字，是否意味着这本书将带我们探索那些为了满足特定科学研究、军事侦察或者商业用途而设计的、更加复杂和精妙的轨道？是否涉及了那些需要长时间驻留、或者需要精确控制运行周期的轨道？我期待着，这本书能够详细阐述这些特殊轨道的理论依据，并提供切实可行的设计方法，让我能够理解人类是如何通过精密的计算和巧妙的设计，在宇宙的舞台上书写航天器运动的壮丽篇章。

评分☆☆☆☆☆

自从我对宇宙产生兴趣以来，我就一直思考着一个问题：那些在太空中运行的卫星和探测器，它们是如何在茫茫的宇宙中找到自己的位置，并沿着精确的路径前进的？《空间特殊轨道理论与设计方法》这个书名，就像一把钥匙，似乎能够为我解开这个谜团。《空间特殊轨道》这一概念，更是激起了我强烈的好奇心。我们知道一些常规的轨道，但“特殊”二字，究竟意味着什么？是不是指那些为了满足特定任务需求而设计的、非同寻常的轨道？比如，那些需要长时间停留、进行精准观测的任务，或者为了规避某些 unfavourable conditions而设计的轨道？这本书是否会深入探讨这些特殊轨道的理论基础，以及在设计过程中需要考虑的关键因素？我期待着，这本书能够用详实的内容，为我展示科学家和工程师们是如何运用智慧和知识，在浩瀚的宇宙中为这些航天器规划出一条条精密的“航线”，让它们能够安全、高效地完成任务。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些在宇宙中静默运行的航天器充满了敬畏，它们就像是人类在遥远星球上的眼睛和触角。《空间特殊轨道理论与设计方法》这个书名，仿佛为我打开了一扇通往这些秘密世界的大门。我脑海中勾勒出的画面，是无数的星图、复杂的计算图表，以及那些在地球上日夜不休的工程师和科学家们。书中的“特殊轨道”四个字，更是让我充满了遐想。我们所熟知的轨道，如地球同步轨道、极地轨道，都是相对规律和常见的。那么，“特殊轨道”究竟指的是什么？是为了实现更高效的通讯，还是为了更精密的科学探测？是否涉及到那些需要长时间观测同一区域、或是需要跨越巨大距离的探测任务？这本书会不会深入浅出地讲解这些特殊轨道的生成原理，以及在设计过程中需要克服的技术难题？我期待着，这本书能用清晰的语言和详实的案例，带领我理解那些超越常规的轨道设计理念，让我更深入地体会人类智慧在探索宇宙中所扮演的关键角色。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对航天技术有着浓厚兴趣的爱好者，我常常在想，那些在太空中执行任务的航天器，它们是如何做到在茫茫宇宙中不迷失方向，精确地执行指令的？《空间特殊轨道理论与设计方法》这个书名，一下子就抓住了我的注意力。我脑海里闪过的，是那些复杂的数学公式和物理定律，它们是如何被转化为能够实际应用的轨道设计方案的？我尤其对“特殊轨道”这个概念感到好奇。我们知道一些常见的轨道，比如近地轨道、地球同步轨道等等，但“特殊”二字，究竟意味着什么？是不是指那些为了满足特定任务需求而设计的、不那么“常规”的轨道？比如，那些需要在特定区域进行长时间停留的观测卫星，或者为了规避某些不利因素（如辐射、太空垃圾）而精心规划的路径？这本书会不会详细地解析这些特殊轨道的形成机理，以及在设计过程中需要考虑的关键因素？我想，这不仅仅是理论的探讨，更包含了实际的设计方法，这对于想要了解航天器如何精确工作的我来说，具有极大的吸引力。这本书，或许能为我揭开宇宙中那些看不见的“航线”的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

我一直对太空探索充满了热情，尤其是那些在宇宙中默默工作的航天器，它们是如何被送入轨道，并稳定运行的，这让我感到无比神奇。《空间特殊轨道理论与设计方法》这个书名，立刻吸引了我的目光。我脑海中浮现的是那些复杂的计算公式和精密的工程设计。书中提到的“特殊轨道”，更是让我充满了遐想。我们知道地球周围有许多不同类型的轨道，但“特殊”二字，是否意味着这本书将探讨那些为了满足特定科学研究或工程任务而设计的、不那么普遍的轨道？例如，那些需要长时间驻留，或者需要进行特殊观测的轨道？这本书会不会深入讲解这些特殊轨道的理论基础，以及在设计和计算过程中所需要考虑的各种复杂因素？我希望通过这本书，能够更深入地理解航天器在太空中是如何被精确控制和引导的，从而更加敬佩人类在航天领域的智慧和努力。

评分☆☆☆☆☆

每当仰望星空，我都会被那些在黑暗中闪烁的微光所吸引，尤其是那些由人类发射到太空中的人造天体。《空间特殊轨道理论与设计方法》这个书名，就像一颗闪耀的星辰，吸引着我前进的目光。我想象着，这本书会带领我穿越层层迷雾，去揭示航天器如何在宇宙的浩瀚中，按照人类的意愿，沿着一条条看不见的轨迹，精准地运行。尤其是“特殊轨道”这个词，它似乎暗示着一种超越常规的智慧和设计。地球周围并非只有我们熟知的那些轨道，肯定存在着一些为了满足特定任务需求而量身定制的、更加复杂和精妙的轨道。这本书是否会深入探讨这些特殊轨道的数学模型和物理基础？它是否会详细讲解在设计和计算这些轨道时所面临的挑战，以及如何通过创新的方法来解决它们？我期待着，这本书能够用清晰、严谨但又不失趣味的方式，为我揭示那些在太空中默默奉献的航天器背后的科学原理，让我对宇宙的探索有更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

每一次抬头看见夜空中划过的流星，我都会联想到那些在太空中运行的卫星和探测器，它们就像是人类在宇宙中的信使。《空间特殊轨道理论与设计方法》这个书名，直接触及了我对这些航天器运行轨迹的好奇心。我特别对“特殊轨道”这一说法感到 intrigued。我们知道一些常见的轨道，比如近地轨道、太阳同步轨道等，但“特殊”是否意味着这本书会探讨那些为了满足特殊任务需求而设计的、非同寻常的轨道？例如，为了进行长时间的地球观测，或者为了实现更高效的通信覆盖，又或者为了规避特定的太空环境影响而设计的轨道？我希望这本书能为我解析这些特殊轨道的形成机制，以及在设计过程中所需的数学模型和工程考量。我期待着，这本书能够带领我深入理解，人类是如何在浩瀚的宇宙中，通过精密的计算和巧妙的设计，为这些重要的航天器规划出最适宜的运行路径，从而更好地认识和探索宇宙。

评分☆☆☆☆☆

在浩瀚的星辰大海中穿梭，想象着那些人类探索宇宙的奇迹，总让我心潮澎湃。我一直对太空的奥秘充满好奇，尤其是那些承载着我们未来希望的卫星和探测器，它们是如何在失重的环境中精准地沿着预设的轨道运行的？《空间特殊轨道理论与设计方法》这本书，顾名思义，似乎就触及了这个核心的科学难题。我手捧这本书，脑海中浮现的是那些在地面上无数个不眠之夜，科学家们是如何通过严谨的计算、精妙的设计，将那些冰冷的金属躯壳送入遥远的宇宙，并让它们在既定的“高速公路”上稳定运行的。书中提到的“特殊轨道”，更是勾起了我的兴趣。我们知道，地球周围存在着同步轨道、极地轨道等，但“特殊”二字，预示着这本书将带领我们进入一个更加广阔、更加复杂，也更加富有挑战性的轨道设计领域。是否是那些为了规避太空垃圾、优化观测区域，或是为了实现特定任务而设计的非传统轨道？是否涉及到更加高深的数学模型和物理原理？我迫不及待地想深入其中，去理解那些将想象变为现实的智慧结晶。这本书不仅仅是关于轨道，更是关于人类对宇宙的理解和征服的决心。

评分☆☆☆☆☆

我对太空的向往，不仅仅停留在遥远的星辰，更在于那些载着人类梦想飞向宇宙的航天器。《空间特殊轨道理论与设计方法》这个书名，就像一个神秘的符号，吸引着我想要去探寻其背后的奥秘。我脑海中勾勒出的，是无数的计算图表和严谨的科学公式，它们共同构建了一个关于太空运行的宏大图景。书中的“特殊轨道”概念，更是激发了我强烈的好奇心。我们熟知的一些轨道，如地球静止轨道，是相对规律的。但“特殊”二字，是否意味着存在着一些为了满足特定任务需求而量身定制的、更具挑战性和创造性的轨道？比如，那些需要长时间停留、进行精准观测，或是为了规避某些不利因素而设计的轨道？这本书是否会深入讲解这些特殊轨道的理论模型，以及在设计和实现过程中需要克服的工程难题？我非常期待通过阅读这本书，能够更全面地理解航天器在宇宙中运行的科学原理，以及人类在太空探索领域所付出的努力和智慧。