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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第31卷2014年第6期文章編號(hào)：1006-1630(2014)06—0022—04基于金星借力的黃道面外日冕探測(cè)器軌道設(shè)計(jì)李澗青1，高長(zhǎng)生1，鄭建華2，荊武興1(1．哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001；2．中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心，北京100080)摘要：針對(duì)向太陽(yáng)高緯發(fā)射日冕探測(cè)器科學(xué)任務(wù)，對(duì)借金星引力探測(cè)器軌道設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。用圓錐曲線拼接法給出了地球逃逸軌道參數(shù)中的升交點(diǎn)赤徑和近地點(diǎn)幅角的解析解，保證了快速設(shè)計(jì)軌道。分析數(shù)組飛往金星的日心過(guò)渡軌道
2、發(fā)現(xiàn)：首次飛入金星影響球前探測(cè)器日心軌道偏心率較大，是保證多次借金星引力提高傾角的關(guān)鍵；當(dāng)探測(cè)器日心軌道偏心率接近零時(shí)，借力后軌道傾角不會(huì)繼續(xù)提高。設(shè)計(jì)了與金星軌道周期相等的三次金星借力軌道，傾角最終達(dá)到黃緯20。以上。關(guān)鍵詞：軌道設(shè)計(jì)；蘭伯特問(wèn)題；借力飛行；日冕探測(cè)器中圖分類(lèi)號(hào)：V476．4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AOrbitDesignofSolarCoronalMassEjectionsProbewithVenusGravity-AssistLIJian—qin91，GAOChang—shen91，ZHENGJian—hu
3、a2，JINGWu—xin91(1．SchoolofAerospace，HIT，Harbin150001，Heilongjiang，China；2．CenterforSpaceScienceandAppliedResearch，CAS，Beijing100080，China)Abstract：Aimtothesciencetaskoflaunchingsolarcoronalprobe，thedesignofVenusgravity-assistedtrajectories(VGT)tothehighlatitude
4、ofthesunarepresentedinthispaper．Basedonthepatched—conictheory，theanalyticsolutionoftherightascensionofthesatelliteascendingnodeandtheargumentofperigeeintheearthescapephasewasderived．SomecharacteristicorbitsfromtheearthtOtheVenuswereanalyzed．Theresultsshowedthat
5、theeccentricity．whichwasbeforethefirstVGT，shouldbeasbigaspossibletOgetahighinclination，whichwouldnotincreaseastheeccentricityapproachestOzero．ThesimulationresultswithmultipleVGTshowedthattheinclinationoftheobjectiveorbitrelativetOtheeclipticcouldreachtoabove20。
6、viathreeVGAflybys．Keywords：Orbitdesign；LambertproblemGravity-assist；Coronalprobe0引言觀測(cè)日冕，通常是將日冕儀放在火箭、軌道天文臺(tái)、天空實(shí)驗(yàn)室上進(jìn)行大氣外觀測(cè)。隨著空間探索事業(yè)的發(fā)展，科學(xué)家更希望得到黃道面外的觀測(cè)數(shù)據(jù)。直接向黃道面外直接發(fā)射日冕探測(cè)器需消耗更多的燃料。借用行星引力提高軌道傾角，可節(jié)省燃料。1990年發(fā)射的Ulysses探測(cè)器，通過(guò)木星引力輔助變軌后，形成了太陽(yáng)極軌探測(cè)器，但其巡航時(shí)間長(zhǎng)，目標(biāo)軌道距太陽(yáng)遠(yuǎn)，軌道周期長(zhǎng)，導(dǎo)致
7、日冕觀測(cè)效果不佳阻3I。為改善該弊端，可選用內(nèi)行星作為借收稿日期：2013—01—30；修回日期：2013-05—18作者簡(jiǎn)介：李澗青(1989一)，男，碩士生，主要研究方向?yàn)轱w行器動(dòng)力學(xué)與控制。力體。與木星相比，一次借用內(nèi)行星引力無(wú)法達(dá)到大傾角，必須設(shè)計(jì)多次借力方案。歐空局計(jì)劃2013年發(fā)射SolarOrbiter探測(cè)器n“]。通過(guò)控制探測(cè)器進(jìn)入金星影響球方位，使借力后軌道周期是金星軌道周期的2／3，達(dá)到多次借力目的。有文獻(xiàn)給出了Ulysses，SolarOrbiter探測(cè)器的軌道參數(shù)，但并未給出設(shè)計(jì)該類(lèi)探測(cè)器軌道
8、應(yīng)遵循的規(guī)律。此外，對(duì)某深空探測(cè)器軌道設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)[7—8]采用圓錐曲線拼接法獲得了部分地心逃逸軌道參數(shù)；文獻(xiàn)[9]通過(guò)空間幾何示意圖分析了逃逸軌道參數(shù)問(wèn)的關(guān)系，但并未見(jiàn)有文獻(xiàn)給出升交點(diǎn)赤徑和近地點(diǎn)幅角的解析解。本文對(duì)多次借金星引力設(shè)計(jì)大傾角日冕探測(cè)器軌道進(jìn)行了研究。第31卷2014年第6期李澗青，等：基于金星借力的黃道面外日冕探測(cè)器軌道設(shè)計(jì)1數(shù)
