利用太阳帆的H-反转轨迹的新应用

先进太阳帆推进已成为高度非开普勒轨道中日益具有吸引力的推进系统。本文提出了利用太阳帆的轨道角动量反转（H-反转）轨迹的三项新应用：空间观测、日心轨道转移以及与近地小行星的碰撞轨道。给出了双H-反转轨迹（称为'H2RTs'）存在性的理论证明，并在讨论任务应用之前介绍了H2RTs的特性。利用二体框架的三维动力学模型获得了一个新的H2RTs族。在时间最优控制模型中，使用理想太阳帆研究了黄道面内外的最小周期H2RTs。由于其两个对称远日点处的准日心静止特性，H2RTs被认为适用于空间观测。对于第二项应用，日心转移轨道能够作为时间最优的H-反转轨迹，因为其近日点速度为圆轨道或椭圆轨道速度。这样的转移轨道可以将帆船置于黄道面内的顺时针轨道上，并具有高倾角或位于太阳上方或下方的位移。第三项H-反转轨迹的应用模拟了与近地小行星的迎头碰撞。通过选择不同的近日点或不同的发射窗口，可以设计碰撞点。通过数值模拟给出了每项应用的示例轨道。这些结果可为理论研究和工程设计提供参考。