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目录1

前言1

第一章 绪论1

1.1 空间的优势和应用1

1.2 空间任务简介3

1.3 空间探索先驱5

1.4 航天器轨道运动简介9

第二章 地球坐标系11

2.1 地球自转和天体周日视运动11

2.2 天文坐标系12

2.3 大地坐标系13

2.4 地心坐标系17

习题19

第三章 天球坐标系20

3.1 天球20

3.2 球面三角初步21

3.2.1 球面的基本性质21

3.2.2 球面三角形23

3.2.3 球面坐标与直角坐标24

3.2.4 球面三角形的基本公式25

3.3 天球上基本的点和圈26

3.4 天球坐标系29

3.4.1 地平坐标系29

3.4.2 时角坐标系30

3.4.3 赤道坐标系31

3.4.4 黄道坐标系32

3.5 天球坐标系之间的转换33

3.5.1 地平坐标系和时角坐标系之间的转换33

3.5.2 赤道坐标系和时角坐标系之间的转换35

3.5.3 黄道坐标系和赤道坐标系之间的转换35

3.5.4 例题36

习题39

第四章 时间系统40

4.1 世界时系统40

4.1.1 恒星时41

4.1.2 真太阳时和平太阳时42

4.1.3 地方时、世界时和区时45

4.1.4 平时与恒星时之间的转换47

4.1.5 世界时的修正50

4.2 历书时系统51

4.3 原子时52

4.5 贝塞尔年和儒略年53

4.4 力学时53

习题57

第五章 岁差、章动和极移58

5.1 日、月和行星的引力对地球运动的影响＊58

5.1.1 太阳的引力对地球运动的影响58

5.1.2 月球的引力对地球运动的影响60

5.2 岁差＊61

5.3 章动＊63

5.4 岁差、章动对恒星时的影响＊64

5.5 协议天球坐标系67

5.6 极移69

5.7 协议地球坐标系71

习题74

第六章 N体问题与引力场75

6.1 N体问题及其十个初积分75

6.1.1 N体问题运动方程75

6.1.2 N体问题的十个初积分76

6.2 引力位函数＊78

习题85

7.1 二体问题运动方程及其解87

7.1.1 运动方程87

第七章 二体问题87

7.1.2 面积积分88

7.1.3 轨道积分91

7.1.4 活力积分94

7.1.5 过近拱点时间的积分97

7.1.6 轨道根数105

7.2 轨道根数与位置矢量、速度矢量的关系106

7.2.1 由位置矢量和速度矢量计算轨道根数106

7.2.2 由轨道根数计算位置矢量和速度矢量108

7.3 两个时刻的位置矢量和速度矢量的关系＊110

7.4 f和g级数＊112

7.5 球坐标表示的运动状态参数114

习题121

第八章 轨道摄动124

8.1 Cowell法和Encke法124

8.2 一般摄动法127

8.3 地球非球形摄动135

8.3.1 地球扁率摄动运动方程135

8.3.2 地球扁率对轨道根数Ω和ω的影响137

8.4 大气阻力摄动139

8.5 太阳光压摄动143

8.6.1 第三体引力摄动方程146

8.6 第三体引力摄动146

8.6.2 日月引力摄动的影响147

8.6.3 影响球＊149

习题152

第九章 人造地球卫星轨道设计153

9.1 星下点轨迹153

9.1.1 不考虑地球旋转时的星下点轨迹154

9.1.2 考虑地球旋转时的星下点轨迹155

9.1.3 考虑摄动影响时的星下点轨迹163

9.2.1 覆盖164

9.2 地面覆盖164

9.2.2 不考虑地球旋转时的覆盖带166

9.2.3 考虑地球旋转时的覆盖带169

9.2.4 星载测量设备的视角170

9.3 卫星星座172

9.3.1 星座设计的基本因素与准则173

9.3.2 卫星环174

9.3.3 星座的基本构形177

9.4 星下点光照182

9.4.1 星下点的阳光入射角183

9.4.2 星下点光照弧段184

9.5 卫星受晒186

9.5.1 轨道面与阳光方向的夹角187

9.5.2 圆轨道受晒因子188

习题190

第十章 轨道机动193

10.1 轨道调整193

10.1.1 周期的调整193

10.1.2 长半轴和偏心率的调整196

10.1.3 升交点赤经与倾角的调整201

10.2 轨道改变202

10.2.1 共面轨道改变203

10.2.2 轨道面改变206

10.2.3 非共面轨道改变的一般情况209

10.3 轨道转移212

10.3.1 两次冲量的最优转移——Hohmann转移212

10.3.2 双椭圆转移215

10.3.3 共面椭圆轨道之间的转移218

10.3.4 不同半径的非共面圆轨道之间的转移220

10.4 轨道拦截＊220

10.4.1 通过两已知点的轨道簇221

10.4.2 最小能量拦截轨道222

10.4.3 固定时间拦截轨道228

10.5.1 星座的定位238

10.5 星座轨道控制238

10.5.2 星座的站位保持240

10.5.3 卫星的离轨241

习题242

第十一章 航天器的相对运动＊244

11.1 相对运动动力学方程的建立244

11.2 相对运动动力学方程的求解248

11.3 基于Hill方程的编队星座设计252

11.3.1 初始条件与轨道根数的关系252

11.3.2 常用编队星座轨道设计253

11.4.1 相对运动方程的建立264

11.4 基于运动学的相对运动方程264

11.4.2 航天器长期近距离相对运动265

习题269

第十二章 月球探测及其轨道设计＊270

12.1月球概况270

12.1.1 月球的一般特征270

12.1.2 月球的运动271

12.1.3 与月球有关的坐标系276

12.2 月球探测概况279

12.2.1 月球探测器飞行方式和轨道类型279

12.2.2 月球探测器轨道设计简介280

12.3 二体假设下的月球探测器轨道284

12.3.1 地月转移轨道平面内的参数284

12.3.2 地球停泊轨道、地月转移轨道与白道的非共面问题288

12.4 双二体假设下的月球探测器轨道292

12.4.1 月球探测器轨道参数292

12.4.2 入口点位置的影响304

12.5 窗口选择及其与轨道约束的关系309

12.5.1 光照约束的影响310

12.5.2 测控约束的影响312

12.6 轨道初步设计流程315

习题318

附录319

附录A 旋转矩阵及反向矩阵319

附录B 球面三角的一些基本公式324

附录C 天文常数336

附录D 日月位置的近似计算338

附录E 引力加速度的计算公式342

附录F 地图投影简介345

附录G 术语英汉对照表349

附录H 卫星工具软件STK简介353

参考文献359