土星卫星的低能量与低推力探索之旅：完整月球表面覆盖

本研究提出了环绕土星内大卫星（Rhea、Dione、Tethys、Enceladus 和 Mimas）的轨道设计方案，以满足观测要求（包括完整表面覆盖），同时确保低燃料消耗并兼容当前的动力与推进技术（辐射热电发电机和 Hall 效应推力器）。该旅程从 Rhea 开始，结束于 Mimas，使用一种在每个月球附近进行长期观测相位与使用土星中心低推力螺旋轨道相交替的轨道概念，以高效转移至下一个目标。采用 J2 扰动下的圆受限三体问题来设计探索路径，halo 轨道作为异源和同源环路的 staging 点，以实现持续、可重复且全面的表面侦察（包括土星灯塔极地区域，那里的地质活动产生强烈 plume）。halo 轨道的稳定与不稳定的双曲线不变流动力学特征作为离达门槛，用于模型化由月球、太阳及土星扭曲引起的引力扰动。动力学模型设置受严格的扰动分析指导，以最大化计算效率同时保持高保真轨道设计。局部最优引导律可最小化推进剂消耗。该提议之旅为传统飞掠任务提供了一种替代方案，虽然总时长相当，但观测时间更大，燃料需求更低，先前工作在实现完整月球表面覆盖和高保真建模方面均有所提升。