利用平移定理实现极低月球轨道的自动站位保持
天体物理仪器与方法
2025-04-29 v1 地球与行星天体物理
摘要
极低月球轨道(eLLOs)(高度 km)由于月球引力场的高度非球形性而受到严重扰动,对轨道维持提出了独特的挑战。这些高度过低,无法存在稳定的"冻结"轨道,而诸如圆化等朴素的站位保持方法效果不佳。然而,任务设计者注意到低月球轨道的一个特殊性质,他们发现该性质对站位保持很有用,并将其称为"平移定理":在该性质下,偏心率向量遵循一个可预测的月周期模式,且与其起始值无关。我们证明这一特性源于较低的轨道偏心率与某一特定扇谐波和田谐波子集的主导效应。在此基础上,本文提出了利用该定理进行偏心率向量控制的 eLLOs 自动站位保持策略。我们探讨了偏心率向量平面内的若干约束,包括圆形、环形以及由高程模型导出的区域,每种约束针对不同的轨道构型形成不同的站位保持策略。随后,使用序列凸规划(SCP)获得这些机动在偏心率平面内的最优控制曲线。所提策略具有计算简便的优势,相较于传统方法具有明显优势,且与完整的轨迹优化效果相当。
引用
@article{arxiv.2504.19559,
title = {Using the Translation Theorem for the Automated Stationkeeping of Extremely-Low Lunar Missions},
author = {Jack Yarndley and Martin Lara and Harry Holt and Roberto Armellin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.19559},
year = {2025}
}
备注
30 pages, 15 figures