A Method for Calculating the Trajectory of a Single-Impulse Flight to a Halo Orbit around the L2 Libration Point of the Earth–Moon

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The problem of calculation of low-energy impulse trajectories to halo orbits in the vicinity of the L2 point of the Earth–Moon system is considered. A new method for calculating the trajectories of a single-impulse low-energy flight to a halo orbit is presented. The limited problem of four bodies is analyzed, within which the attraction of the Earth, Moon, and Sun is taken into account, and their position and speed are calculated using high-precision ephemeris support. Particular attention in the development of the method is paid to ensuring its computational stability for calculating trajectories with a long stay of a spacecraft (SC) in the zone of weak stability near the boundary of the Hill sphere of the Earth. The results of the calculation of single-impulse transfer trajectories from low Earth orbit to halo orbit around the L2 point of the Earth–Moon system are given. The analysis of the dependence of the main characteristics of single-impulse trajectories from the date of approach to the halo orbit is carried out.

作者简介

Zhou Rui

Moscow Aviation Institute, 125080, Moscow, Russia

编辑信件的主要联系方式.
Email: 420790076@qq.com
Россия, Москва

参考

  1. Себехей В. Теория орбит: ограниченная задача трех тел / пер. с англ.; под ред. Г.Н. Дубошина. М.: Наука, 1982. 657 с.
  2. Маркеев А.П. Точки либрации в небесной механике и космодинамике. М.: Наука, 1978. 312 с.
  3. Folta D.C., Pavlak T.A., Haapala A.F. et al. Earth–Moon libration point orbit stationkeeping: Theory, modeling, and operations // Acta Astronaut. 2014. V. 94. Iss. 1. P. 421–433. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2013.01.022
  4. Shan G., Wenyan Z., Weiguang L. et al. Trajectory analysis and design for relay satellite at Lagrange L2 point of Earth-Moon system // J. Deep Space Exploration. 2017. V. 4. Iss. 2. P. 122–129.https://doi.org/10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.004
  5. Folta D.C., Pavlak T.A., Haapala A.F. et al. Earth–Moon libration point orbit stationkeeping: Theory, modeling, and operations // Acta Astronaut. 2014. V. 94. Iss. 1. P. 421–433. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2013.01.022
  6. Gordon D.P. Transfers to earth-moon L2 halo orbits: Master Thesis of Science in Aeronautics and Astronautics. Purdue University West Lafayette, Indiana, 2008. 182 p.
  7. Wu W., Tang Y., Zhang L., Qiao D. Design of communication relay mission for supporting lunar-farside soft landing // J. Science China Information Sciences. 2018. V. 61. Iss. 4. 14 p. https://doi.org/10.1007/s11432-017-9202-1
  8. Davis D., Bhatt S., Howell K. et al. Orbit maintenance and navigation of human spacecraft at cislunar near rectilinear halo orbits // 27th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting. 5–9 Feb. 2017, San Antonio, Texas. 2017. Art. ID. JSC-CN-38626. 21 p.
  9. Starchville T.F., Melton R.G. Optimal low-thrust trajectories to Earth–Moon L2 Halo orbits (circular problem). // Advances in the Astronautical Sciences. 1997. V. 97. P. 1741–1756.
  10. Parrish N.L., Parker J.S., Hughes S.P. et al. Low-thrust transfers from distant retrograde orbits to L2 halo orbits in the Earth-Moon system // 6th Intern. Conf. Astrodynamics Tools and Techniques. 14–17 March 2016, Darmstadt. 2016. Art. ID. GSFC-E-DAA-TN30224. 10 p.
  11. An R., Wang M., Liang X.G. Transfer trajectory optimal design for Earth-Moon L2 based on invariant manifolds // J. Deep Space Exploration. 2017. V. 4. Iss. 3. P. 252–257.
  12. Ivanyukhin A.V., Petukhov V.G. Low-Energy Sub-Optimal Low-Thrust Trajectories to Libration Points and Halo-Orbits // Cosmic Research. 2019. V. 57. Iss. 5. P. 378–388. https://doi.org/10.1134/S0010952519050022
  13. Lei H., Xu B., Sun Y. Earth–Moon low energy trajectory optimization in the real system // Advances in Space Research. 2013. V. 51. Iss. 5. P. 917–929. https://doi.org/10.1016/j.asr.2012.10.011
  14. Parker J.S., Born G.H. Modeling a low-energy ballistic lunar transfer using dynamical systems theory // J. Spacecraft and Rockets. 2008. V. 45. Iss. 6. P. 1269–1281. https://doi.org/10.2514/1.35262
  15. Qi Y., Xu S. Earth–Moon transfer with near-optimal lunar capture in the restricted four-body problem // Aerospace Science and Technology. 2016. V. 55. P. 282–291.
  16. Richardson D.L. Halo orbit formulation for the ISEE-3 mission // J. Guidance and Control. 1980. V. 3. Iss. 6. P. 543–548.
  17. Richardson D.L. Analytic construction of periodic orbits about the collinear points // Celestial mechanics. 1980. V. 22. Iss. 3. P. 241–253.
  18. Петухов В.Г., Чжоу Ж. Расчет возмущенной импульсной траектории перелета между околоземной и окололунной орбитами методом продолжения по параметру // Вестник Московского авиац. ин-та. 2019. Т. 26. Iss. 2. P. 155–165.
  19. Kokou P., Le Bihan B., Receveur J.B. et al. Computing an optimized trajectory between Earth and an EML2 halo orbit // Proc. 2014 IEEE Chinese Guidance, Navigation and Control Conf. (CGNCC). Yantai, China, 8–10 Aug. 2014. Art. ID. 0450.
  20. Belbruno E., Carrico J. Calculation of weak stability boundary ballistic lunar transfer trajectories // Astrodynamics Specialist Conf. 2000. Art. ID. AIAA 2000-4142. 11 p. https://doi.org/10.2514/6.2000-4142
  21. Petukhov V.G., Ivanyukhin A.V. Low-energy trajectories to the Earth–Moon libration points and to halo-orbits // IAA/AAS SciTech Forum 2019 on Space Flight Mechanics and Space Structures and Materials. Moscow. V. 174: Advances in the Astronautical Sciences Series. 2021. P. 81–94.
  22. Guzzetti D., Zimovan E.M., Howell K.C. et al. Stationkeeping analysis for spacecraft in lunar near rectilinear halo orbits // 27th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting. American Astronautical Society. 5–9 Feb. 2017, San Antonio, TX, USA. 2017. 20 p.
  23. Zimovan E.M., Howell K.C., Davis D.C. Near rectilinear halo orbits and their application in cis-lunar space // 3rd IAA Conf. Dynamics and Control of Space Systems. Moscow, Russia. 2017. P. 20–40.
  24. Whitley R.J., Davis D.C., Burke L.M. et al. Earth-Moon near rectilinear halo and butterfly orbits for lunar surface exploration // Proc. AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conf. 19–23 Aug. 2018, Snowbird, UT, USA.
  25. Zimovan-Spreen E.M., Howell K.C., Davis D.C. Near rectilinear halo orbits and nearby higher-period dynamical structures: orbital stability and resonance properties // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2020. V. 132. Iss. 5. Art. ID. 28. 25 p. https://doi.org/10.1007/s10569-020-09968-2
  26. Smith M., Craig D., Herrmann N. et al. The Artemis program: an overview of NASA’s activities to return humans to the Moon // Proc. 2020 IEEE Aerospace Conf. Big Sky, MT, USA. 7–14 Mar. 2020. 10 p.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2.

下载 (629KB)
3.

下载 (150KB)
4.

下载 (88KB)
5.

下载 (44KB)
6.

下载 (124KB)
7.

下载 (45KB)
8.

下载 (45KB)
9.

下载 (136KB)
10.

下载 (124KB)

版权所有 © Чжоу Жуи, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».