[发明专利]载人航天器对近地小行星探测并返回的轨道设计方法

权利要求书

1.载人航天器对近地小行星探测并返回的轨道设计方法，包括：

S1.根据目标小行星的第一轨道特性获取航天器与目标小行星的交会点；

S2.计算航天器逃逸地球并转移至地球-目标小行星过渡轨道时，地球的第一真近点角f_e1；

步骤S2中包括：

S21.查询星历数据库，获取所述目标小行星运行至所述交会点的第一时间信息；

S22.根据所述第一时间信息计算距离秋分日的第一时间间隔T₀；

S23.根据载人小行星探测的总任务时间上限T_m天，令航天器通过地球-小行星日心过渡轨道的飞行时间即第一过渡时间T_g在[1,T_m]的范围内遍历；

S24.根据所述第一时间间隔T₀，所述第一过渡时间T_g和地球公转的角速率ω_e获取所述第一真近点角f_e1；

S3.根据所述第一真近点角f_e1计算航天器逃逸地球并转移至所述地球-目标小行星过渡轨道的第一速度增量Δv₁，以及航天器从所述地球-目标小行星过渡轨道与所述目标小行星交会的第二速度增量Δv₂；

S4.通过查询星历数据库获取所述航天器飞离小行星并转移至目标小行星-地球日心返回轨道时，小行星的第三真近点角f₃，以及计算所述航天器从所述目标小行星-地球日心返回轨道进入地球引力范围时，地球的第四真近点角f_e4；

步骤S4中包括：

S41.根据航天器探测的总任务时间T_m选取航天器对所述目标小行星探测的探测时间T_s；

S42.根据所述第一时间间隔T₀和所述探测时间T_s获取所述第三真近点角f₃；

S43.令航天器飞离目标小行星并沿目标小行星-地球日心返回轨道的飞行时间第二过渡时间T_f在[1,T_m]的范围内遍历；

S44.根据所述第一时间间隔T₀、所述探测时间T_s和所述获取所述第二过渡时间T_f获取所述第四真近点角f_e4；

S5.根据所述第三真近点角f₃和所述第四真近点角f_e4计算所述航天器飞离所述目标小行星转移至所述目标小行星-地球日心返回轨道的第三速度增量Δv₃，以及所述航天器从所述目标小行星-地球日心返回轨道进入地球引力范围时，所述航天器再入大气的再入速度v_entry；

S6.计算所述航天器的总速度增量Δv和总飞行时间T，采用遍历法得到的所有轨道计算结果中，校核其飞行总时间、再入地球大气速度的约束满足要求的结果中，选出任务总速度增量Δv最小的轨道设计结果作为轨道设计结果及方案，所述航天器的总速度增量Δv满足：

△v＝△v₁+△v₂+△v₃，

其中，Δv₁为第一速度增量，Δv₂为第二速度增量，Δv₃为第三速度增量。

2.根据权利要求1所述的轨道设计方法，其特征在于，步骤S1中包括：

S11.根据所述星历数据库获取所述目标小行星的第一轨道特性，确定所述航天器与所述目标小行星交会时的月份和日期区间，其中所述第一轨道特性包括小行星公转轨道的第一轨道半长轴a、第一轨道偏心率e、第一轨道升交点黄经Ω、第一近心点幅角ω；

S12.根据所述星历数据库，获取符合所述航天器与所述目标小行星交会时的月份和日期区间中所述目标小行星的第二真近点角f₂；

S13.根据所述第二真近点角f₂获取所述交会点。