深空探测全域轨迹优化设计及应用当当自营_刘继忠，葛平，任俊杰，康焱，等_9787515926070

本书基于课题研究与工程实践，对深空探测轨迹设计和分析的理论、系统开发及应用进行了阐述，全书共12章。第1章讨论了世界深空探测的最新进展，分析了深空探测轨迹设计的特点和复杂性，以及深空探测轨迹设计的重要性。第2章阐述了国外深空轨迹设计平台的现状。第3章介绍了深空探测全域轨迹设计系统的设计思想、总体构架、系统组成、应用流程，及其在深空探测数字工程生态体系中的位置和作用。第4章介绍了基于序列化图谱的深空探测任务定义方法。第5章至第8章分别介绍了月球、行星、小天体和太阳系星座的轨迹设计与优化方法。第9章、第10章对深空探测全域轨迹约束和可视化设计进行阐述。第11章为月球与行星探测任务中的典型应用案例。第12章为结语。相关理论、方法及软件系统已在嫦娥、天问等多项深空探测任务轨迹设计与验证中得到应用。
本书主要面向深空探测工程总体和各系统的技术人员，以及轨迹设计领域的科研人员和学生，同时也可供广大宇宙探索爱好者参考借鉴。

轨迹设计和分析是航天飞行任务论证和设计的基础,是航天运输系统研制的关键核心
技术。随着深空探测的发展,深空探测轨迹设计已逐渐发展成为一个航天动力学学科分
支,面临以下挑战:一是过程复杂,飞行阶段多、飞行时间长等;二是环境复杂,包括多
中心天体、多天体摄动、多环境交变等;三是系统构成复杂,包括运载火箭系统、探测器
系统、测控系统、发射场和着陆场系统、数据接收系统等。传统轨迹设计方法往往是按照
飞行阶段、各系统、各中心天体分别设计,然后进行拼接、优化。轨迹设计周期长且效率
低,设计余量综合优化难。利用数字化手段构建基于空间域(含太阳系多天体)、时间域
(发射、转移、飞越、环绕、着陆、返回等全飞行过程)、功能域(各系统协同设计)的全
域轨迹设计系统,是深空探测进入无人区非常迫切和重要的途径,也是促进工程创
新、提升任务效能、提高研制效率的重要需求。在民用航天项目和嫦娥、天问工程的支持
下,由工程总体牵头,联合深空探测实验室、北京航天飞行控制中心、航天科技集团公
司、北京理工大学、北京航空航天大学、中国科学院空间科学中心等国内优势单位,开始
了相关理论研究和深空探测全域轨迹设计系统的研制工作。目前该系统已应用于探月
四期、天问三号的方案论证和研制,形成了高效的并行协同模式。
本书基于课题研究与工程实践,对深空探测轨迹设计和分析的理论、系统开发及应用
进行了阐述,全书共12章。第1章讨论了世界深空探测的最新进展,分析了深空探测轨
迹设计的特点和复杂性,以及深空探测轨迹设计的重要性。第2章阐述了国外深空轨迹设
计平台的现状。第3章介绍了深空探测全域轨迹设计系统的设计思想、总体构架、系统组
成、应用流程,及其在深空探测数字工程生态体系中的位置和作用。第4章介绍了基于序
列化图谱的深空探测任务定义方法。第5章至第8章分别介绍了月球、行星、小天体和太
阳系星座的轨迹设计与优化方法。第9章、第10章对深空探测全域轨迹约束和可视化设
计进行阐述。第11章为月球与行星探测任务中的典型应用案例。第12章为结语。
本书主要面向深空探测工程总体和各系统的技术人员,以及轨迹设计领域的科研人员
和学生,同时也可供广大宇宙探索爱好者参考借鉴。
感谢每一位并肩作战的队友,是他们把不可能变成已完成,感谢家人、朋友的理解与帮助,更感谢每一位仰望星空的读者。
特别感谢航天科技图书出版基金对本书出版给予的资金资助和大力支持。
我们必将抵达更远的深空,也愿这本书照亮你前进的路。
作者
2025年秋
于探月与航天工程中心

刘继忠，男，博士，研究员，国际宇航科学院院士。长期从事国家重大工程和航天控制理论技术研究，在运载火箭、月球探测、行星探测等领域的战略研究、规划论证、总体设计、组织实施和国际合作等方面做出了突出贡献，被党中央、国务院授予我国首次颁授的国家卓越工程师称号。曾获全国五一劳动奖章、国家科学技术进步奖一等奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、省部级科学技术进步奖等，享受国务院政府特殊津贴，出版专著6部，授权发明专利 10余项。
葛平，男，硕士，高级工程师。长期从事我国航天重大工程技术总体和基于模型的系统工程研究等，参与我国载人航天工程任务测控通信系统研制建设，参与探月工程三期工程总体技术研究与相关系统研制、试验和质量工作。获国防科技进步二等奖1项，军队科技进步二等奖1项、三等奖2项，探月工程三期再入返回飞行试验任务突出贡献个人奖1项、首次月球采样返回任务突出贡献个人奖1项，荣立三等功2次。
任俊杰，男，硕士，研究员。长期从事载人航天工程、探月工程等国家重大工程，在载人飞船应急救生、故障对策、应急返回、飞行控制、月球采样返回工程总体技术、深空探测数字化理论与技术等方面做出了突出贡献，被国家人事部等部门表彰为中国载人航天工程突出贡献者首次月地高速再入返回工程突出贡献者嫦娥五号任务先进工作者。曾获5项全军及省部级科学技术进步奖，出版专著1部，授权发明专利5项。
康焱，男，博士，研究员，主要从事航天器总体设计、基于模型的系统工程、基于模型的总体设计与仿真技术研究和工程应用，先后参与载人航天、月球与深空探测等国家重大工程的规划论证、总体设计、产品研制等工作，主持和参与国家重点研发计划、民用航天预研项目、国防基础科研项目、技术基础科研项目、航天科技集团质量提升工程等，获北京市科技进步一等奖、国防科工局 2022 年度专项工作先进个人等4项。

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