光子航天器与气动捕获：实现火星与金星的小型低圆轨道器

随着低成本运载火箭与小型行星际航天器的进步，NASA 已认识到小型任务在火星与金星开展聚焦行星科学探测的潜力。作为 NASA SIMPLEx 计划一部分的 EscaPADE 将利用 Photon 航天器将两颗小型航天器送入火星周围的椭圆轨道。轨道插入，尤其是进入低圆轨道，需要大量推进剂，占去 Photon 湿质量的相当大一部分，并对小型任务构成重大挑战。低圆轨道所需的大 $\Delta$V 使得即便使用能力很强的 Photon，也难以将小卫星插入这些轨道，因为地球逃逸与轨道插入的总 $\Delta$V 超出其能力。阻力调制气动捕获提供了一种有前景的替代方案，利用大气阻力来获得大 $\Delta$V。该研究表明，Photon 与阻力调制气动捕获相结合如何能将小型轨道器送入低圆轨道，从而促成广泛的小型轨道器任务。气动捕获消除了 Photon 为轨道插入提供 2 至 3.5 km/s $\Delta$V 的需求，这转化为质量与成本节省，并能在不久的将来促成火星与金星上频繁的低成本的 small orbiters 与 small satellite constellations。