黎明号在灶神星的动力学环境

黎明号是首个在主带两颗最大质量小行星——谷神星和灶神星附近运行的NASA任务。这一双重交会任务通过使用低推力太阳能电推进得以实现。黎明号将于2011年抵达灶神星，并将在其附近运行约一年时间。灶神星的质量与非球形形状，加上其自转周期，对主要依靠低推力推进进行轨迹改变机动的航天器提出了极具吸引力的挑战。灶神星高阶引力项的细节要在黎明号抵达灶神星后才能确定，但显然它们对黎明号运行的影响造成了迄今为止NASA任务中最复杂的运行环境。引力摄动引起黎明号轨道半径的振荡，并且发现在黎明号轨道周期与灶神星自转周期之间的1:1共振（位于约520至580 km轨道半径之间）附近，航天器可能发生共振捕获。通过在合适的轨道相位进行推力可以逃逸此共振捕获。穿过1:1共振后，引力摄动最终将低高度运行的轨道半径下限限制在约400 km，以安全防止撞击表面。为了使伽马射线与中子探测器的信噪比和空间分辨率最大化，并为黎明号成图相机与可见光红外成图光谱仪提供最高空间分辨率的观测，需要尽可能低的实际轨道。黎明号的动力学行为在多种灶神星引力模型下进行了建模。其中许多模型在黎明号的高高度成图轨道期间即可区分，其余则在低高度成图轨道期间得到分辨，从而为深入了解灶神星的内部结构提供了依据。