双小行星系统引力场建模方法研究

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.010

1.
南京航空航天大学航天新技术实验室, 南京 210016
2.
南京航空航天大学航天新技术实验室, 南京 210016;上海微小卫星工程中心, 上海 201210
3.
上海卫星工程研究所, 上海 201109

基金项目:上海航天科技创新基金资助项目（SAST2015036）

Research on Modeling Method of Gravitational Field for Binary Asteroid System

1.
Laboratory of Space New Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China
2.
Laboratory of Space New Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China;Shanghai Engineering Center for Microsatellites, Shanghai 201210, China
3.
Shanghai Institute of Satellite Engineering, Shanghai 201109, China

摘要:针对弱引力双小行星系统的引力场建模问题，本文采用复杂度和精度依次递增的球体-球体模型、椭球体-球体模型和改进的限制性椭球体-椭球体模型来进行引力场建模，并分别采用椭圆积分以及无积分环节、计算效率高的二阶二次球谐函数来表征引力势，从而比较精确地刻画双小行星系统和探测器构成的限制性全三体问题的动力学模型；针对双小行星系统1999KW4，对其不同的引力场模型进行了仿真研究，分别给出了不同模型下的等效势能函数曲面及零速度曲线，比较了不同模型下的平动点位置坐标偏差。结果表明，二阶二次球谐函数计算引力势的椭球体-椭球体模型计算精度高，复杂程度低，计算量更少，计算速度更快，能够较精确的对双小行星系统进行引力场建模。
- 双小行星/
- 引力场/
- 球体-球体模型/
- 椭球体-球体模型/
- 椭球体-椭球体模型
Abstract:In this paper, the sphere-sphere model, the ellipsoid-sphere model and the improved restrictive ellipsoid-ellipsoid model are adopted for the gravitational field modeling of the weak gravitational binary asteroid system, and the corresponding complexity and accuracy of the three models increase gradually. The elliptic integral model and the second degree second order spherical harmonic function (which has high calculation efficiency and no integrals) model are adopted to calculate the gravitational potential energy, respectively. The dynamical model of the restricted full three-body problem consisting of binary asteroid system and spacecraft is accurately described. The different gravitational field models of the binary asteroid system 1999KW4 are simulated. And the surfaces of potential energy function and zero velocity curves under different models are given respectively. The coordinate deviations of libration point under different models are compared. The results show that the ellipsoid-ellipsoid model calculated by the second degree second order spherical harmonic function has the advantages of high precision, low complexity, less calculation, higher computing speed, and can accurately model the gravitational field of the binary asteroid system.
- binary asteroid system/
- gravitational field/
- sphere-sphere model/
- ellipsoid-sphere model/
- restrictive ellipsoid-ellipsoid model

[1]	Pravec P,Harris A W. Binary asteroid population:1. angular momentum content [J]. Icarus,2007,190(1):250-259.
[2]	Scheeres D J,Ostro S J,Hudson R S,et al. Orbits close to asteroid 4769 Castalia [J]. Icarus,1996,121:67-87.
[3]	Scheeres D J,Ostro S J,Hudson R S,et al. Dynamics of orbits close to asteroid 4179 Toutatis [J]. Icarus,1998,132:53-79.
[4]	Bellerose J,Scheeres D J. Stability of equilibrium points in the restricted full three body problem[J]. Acta Astronautica,2007,60:141-152.
[5]	Fahnestock E G,Scheeres D J. Simulation of the full two rigid body problem using polyhedral mutual potential and potential derivatives approach [J]. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy,2006,96:317-339.
[6]	Fahnestock E G,Lee T,Leok M,et al. Polyhedral potential and variational integrator computation of the full two body problem[C]//The 2006 AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Meeting.[S.l.]:AIAA,2006.
[7]	李翔宇,乔栋,崔平远. 双体小行星1996FG3捕获与逃逸轨道设计[C]//上海航天技术研究院第二届小行星探测学术研讨论文集.上海:上海航天技术研究院,2014. Li X Y,Qiao D,Cui P Y. The capture and escape trajectory design of the binary asteroid 1996FG3 [C]//The 2nd Shanghai Academy of Spaceflight Technology Asteroid Exploration Conference. Shanghai:Shanghai Academy of spaceflight Technology,2014.
[8]	Bellerose J,Scheeres D J. Restricted full three-body problem:application to binary system 1999 KW4 [J]. Journal of Guidance,Control,and Dynamics,2008,31(1):162-171.
[9]	Bellerose J. The restricted full three body problem:applications to binary asteroid exploration[D]. Ann Arbor:University OF Michigan,2008.
[10]	Kaula W M. Theory of satellite geodesy:applications of satellites to geodesy [M]. Mineola:Dover publications,2000:4-8.
[11]	Hu W. Orbital motion in uniformly rotating second degree and order gravity fields [D]. Ann Arbor:the University of Michigan,2002.
[12]	Hu W,Scheeres D J. Numerical determination of stability regions for orbital motion in uniformly rotating second degree and order gravity fields [J]. Planetary and Space Science,2004,52(8):685-692.

[1]	尚海滨, 韦炳威, 卢榉承.小天体引力场建模技术进展. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(4): 359-372.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220074
[2]	倪阳, 泮斌峰.小行星多面体模型的深度神经网络近似. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(4): 1-8.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022. 20200074
[3]	崔书豪, 王悦, 张瑞康.双小行星系统不规则引力场中的共振轨道动力学研究. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(4): 382-390.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220024
[4]	杜燕茹, 李翔宇, 韩宏伟, 乔栋.双体小行星系统平衡态与稳定性研究. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(5): 456-462.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.006
[5]	曹鹏飞, 李维国, 王俊彦, 李海阳.高精度模型下Halo轨道设计研究. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(3): 277-283.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.012
[6]	费涛, 方美华, 朱基聪, 田鹏宇.木星磁场及磁场模型的对比分析. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(2): 150-155.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.02.006
[7]	邓剑峰, 高艾, 崔平远.基于改进多模型的火星大气进入自适应估计方法. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(6): 535-543,551.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.006
[8]	王亚敏, 刘银雪, 蒋峻, 孙煜坤, 张永合.基于引力场不对称性的三体系统轨道自主导航. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(1): 26-30,37.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.004
[9]	蓝磊, 杨墨.基于双椭球模型的双星系统稳定性研究. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(2): 196-200.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.015
[10]	曾祥远, 李俊峰, 刘向东.不规则小天体引力场内的广义甩摆轨道. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(1): 29-33.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.01.004
[11]	肖尧, 阮晓钢, 魏若岩.基于433 Eros的多面体引力模型精度与运行时间研究. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(1): 41-46.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.01.006
[12]	杨墨, 龚胜平.一种利用非均质多面体模型确定小行星附近引力场的方法. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(1): 34-40.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.01.005
[13]	杨洪伟, 李京阳, 宝音贺西.全星历模型下拟Halo轨道设计. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(4): 333-337.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.04.006
[14]	王峰, 杨波, 胡存明, 吴昊, 费晓星.小行星探测用双谱段相机设计. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(2): 174-179.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.012
[15]	姜宇, 张韵, 任兆欣, 宝音贺西, 李恒年.三小行星系统216 Kleopatra引力场中的动力学. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(4): 352-357.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.04.009
[16]	范双菲, 赵方方, 李夏菁, 唐忠樑, 贺威.基于SINS/CNS组合导航系统的多模型自适应估计算法. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(4): 275-281.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.04.005
[17]	AlexanderGUSEV, 孟治国, 平劲松, NataliaPETROVA, HideoHANADA.多层月球模型的自转动力学与着陆探测. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(3): 175-180.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.002
[18]	张腾宇, 金双根, 崔祜涛.利用数字高程模型自动检测火星表面陨石坑. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(2): 123-127.
[19]	秦同, 王硕, 高艾, 朱圣英, 崔平远.一种火星大气密度三维解析模型. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(2): 117-122.
[20]	姜宇, 宝音贺西.强不规则天体引力场中的动力学研究进展. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(4): 250-261.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.04.002

点击查看大图

计量

文章访问数:2049
HTML全文浏览量:49
PDF下载量:1045
被引次数:0

留言板

双小行星系统引力场建模方法研究

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.010

Research on Modeling Method of Gravitational Field for Binary Asteroid System

计量

双小行星系统引力场建模方法研究

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.010

1. 南京航空航天大学航天新技术实验室, 南京 210016
2. 南京航空航天大学航天新技术实验室, 南京 210016;上海微小卫星工程中心, 上海 201210
3. 上海卫星工程研究所, 上海 201109

English Abstract

Research on Modeling Method of Gravitational Field for Binary Asteroid System

全文HTML

目录

留言板

双小行星系统引力场建模方法研究

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.010

Research on Modeling Method of Gravitational Field for Binary Asteroid System

计量

出版历程

双小行星系统引力场建模方法研究

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.010

1. 南京航空航天大学 航天新技术实验室, 南京 2100162. 南京航空航天大学 航天新技术实验室, 南京 210016;上海微小卫星工程中心, 上海 2012103. 上海卫星工程研究所, 上海 201109

English Abstract

Research on Modeling Method of Gravitational Field for Binary Asteroid System

全文HTML

目录

1. 南京航空航天大学航天新技术实验室, 南京 210016
2. 南京航空航天大学航天新技术实验室, 南京 210016;上海微小卫星工程中心, 上海 201210
3. 上海卫星工程研究所, 上海 201109