[发明专利]一种基于洛伦兹力的伴飞轨道设计方法

摘要

本发明公开了一种基于洛伦兹力的伴飞轨道设计方法，通过基于星间洛仑兹力的相对运动模型，在一颗卫星(主星)上放置人工磁场，然后使其他卫星(从星)带电，利用主星上磁场对从星施加的洛伦兹力来设计不同的任务，比如伴飞小卫星的释放和回收、编队构型的设计和保持。洛伦兹力的大小是由带电量、磁场强度以及离磁场的距离决定的，通过调整这三个参数的大小，可以得到技术允许范围内任意大小的洛伦兹力，进而得到不同尺寸的任务轨道和编队构型。

主权项

1.一种基于洛伦兹力的伴飞轨道设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)主星先绕地球做圆周运动，再在主星上放置一个自动旋转的人工磁场；(2)伴飞卫星处于主星上产生的旋转人工磁场中，旋转的磁场使伴飞卫星切割人工磁场磁感线，产生的洛伦兹力使伴飞卫星绕主星运动；(3)当人工磁场与主星绕地球运动的轨道面垂直时，求解从星的运动方程得相对于主星速度为零、而相对位置不变的平衡点，平衡点是在相对运动坐标系中与主星相对静止的点，在该点从星所受的地球引力与洛伦兹力相抵消；(4)通过动力学分析，从已知平衡点出发，对运动方程进行线性化，得到一阶微分方程；当步骤(3)中的平衡点的雅可比矩阵存在纯虚数的特征根时，在其附近存在中心流形；线性系统下的与中心特征根对应的特征空间作为初始猜测值，利用牛顿迭代法来进行微分修正，从修正后的周期轨道出发，进行延拓计算，得到伴飞卫星绕主星运动的周期轨道族；(5)对步骤(4)中的周期轨道进行稳定性分析，选择稳定的周期轨道。