第三体摄动分析解的一种表达式

在太阳系中,大行星、小行星和卫星（包括自然卫星和人造卫星）等对应的运动问题,都可以处理成受摄二体问题,而摄动源又多为第三体,作为第三体的摄动天体,有的比运动天体离中心天体近,有的则相反,前者称为内摄内体,全者则称为外摄天体,对一个具体的运动天体,可以同时出现这两个摄动天体,但是,只要运动天体与摄动天体的轨道都建立在以中心天体（质心）为坐标原点的同一坐标系内,那么在一定条件下（即除运动天体与摄动天体     

Kerr场中缓慢粒子的运动

本文用后－后牛顿近似讨论Ｋｅｒｒ场中缓慢粒子的运动，我们用Ｂｏｙｅｒ－Ｌｉｎｄｑｕｉｓｔ坐标，导出试验粒子的运动方程，把它与有心力场中粒子作二体运动之球坐标形式下的运动方程对比，得出由于Ｋｅｒｒ场的作用而引起的试验粒子的等效摄动加速度，利用球面三角公式把它换算到行星运动摄动方程的形状，对摄动方程进行积分，我们得出了试验粒子绕中心天体运动一周后粒子轨道根数的变化以及单位时间中轨道根数的平均变化，运用     

任意倾角的共轨运动研究

共轨运动天体与摄动天体的半长径相同,处于1:1平运动共振中.太阳系内多个行星的特洛伊天体即为处于蝌蚪形轨道的共轨运动天体,其中一些高轨道倾角特洛伊天体的轨道运动与来源仍未被完全理解.利用一个新发展的适用于处理1:1平运动共振的摄动函数展开方式,对三维空间中的共轨运动进行考察,计算不同初始轨道根数情况下共轨轨道的共振中心、共振宽度,分析轨道类型与初始轨道根数的关系.并将分析方法所得结果与数值方法的结果相互比较验证,得到了广阔初始轨道根数空间内共轨运动的全局图景.     

直接推导摄动运动方程的一种方法

提出一种直接推导摄动运动方程的方法,也就是以矢量的微分运算为工具直接推导二体问题意义下的瞬时椭圆如何在摄动力三分力的作用下轨道根数发生的变化,推导过程几何图像清晰,力学意义明确．特别是对ω、M两根数的推导,比传统的方法更简洁、直观．     

近地卫星运动的坐标系附加摄动在拟平均根数法中的处理

在常用的历元地心天球坐标系中研究和处理近地卫星的轨道问题,就必须考虑由于地球赤道面摆动所引起的坐标系附加摄动,正因为如此,给实际工作带来一些麻烦.关于这一问题,曾提出了一种针对瞬根数和平根数之间的转换(仅与坐标系附加摄动的短周期项有关)的解决途径,但并未涉及采用分析法进行轨道外推的有关问题(这与坐标系附加摄动的长期和长周期项有关),这对处理近地卫星的轨道问题而言显然是不完整的.这里结合拟平均根数法进一步改进原提出的方法,较完善地解决这一坐标系附加摄动的计算问题.在此前提下,对于卫星定轨和预报及其相关工作,无论是采用数值法还是分析法,均可采用同一坐标系,即历元(目前是J2000.0)地心天球坐标系.     

关于数值求解天体运动方程的几个问题

本文讨论三个问题：1.在采用各种非辛（Symplectic）的数值积分器积分天体运动方程时，截断误差将引起人为的能量耗散，这一问题是不能用简单地在相应的力模型中加进一个人为的阻力因子而得以解决的，被歪曲的能量（或数值轨道）必须在积分过程的每一步用能量关系来进行校正，此即能量控制方法．2.当摄动加速度涉及到坐标轴的旋转时，如何在各种积分器中采用能量控制方法．3.对于大偏心率轨道，用数值方法求解相应运动方程时，积分步长必须随运动天体与中心天体之间的距离变化而改变，显然，这对所有积分器都是不方便的，特别是多步积分器．本义给出了一种步长均匀化的处理，可以使上述大偏心率轨道积分问题按定步长计算．     

环火卫星运动的坐标系附加摄动及相应坐标系的选择

与处理地球卫星相关问题类似,在研究和处理环火卫星(尤其是低轨卫星)的轨道问题时,宜采用火心历元平赤道坐标系,即火心天球坐标系,其xy坐标面和x轴方向就是相应的平赤道面和平春分点方向.与地球的岁差章动现象类似,在该坐标系中,火星赤道面在空间的摆动同样会引起坐标系附加摄动.采用类似对地球岁差章动的处理方法,在一定精度前提下,基于IAU2000火星定向模型,处理了火星赤道面摆动中的岁差效应,并在此基础上,研究岁差对环火卫星轨道的影响,给出了相应的火星非球形引力位的变化及其导致的卫星轨道的坐标系附加摄动解,其表达形式简单,引用方便.与高精度数值解的比对表明,该分析解能够满足通常的精度要求.因此,在处理环火卫星(即使是低轨卫星)轨道及其相关问题时,可以采用统一坐标系:火心天球坐标系.而不必像当初处理地球卫星那样,为了避免计算坐标系附加摄动而引进一种混合型赤道坐标系,即采用瞬时真赤道面和历元平春分点方向作为其xy坐标面和x轴方向.在统一坐标系的选择下,实际工作中就不会存在坐标系转换的麻烦.     

分点和赤道改正的分离摄动项求解法

本文所提出的分离摄动项求解法,是利用小行星在整个轨道上分布的不少于9次的位置测定值,与用该小行星的轨道根数初值计算出的列表位置进行比较,将由太阳系其它天体摄动力对小行星位置、速度的影响进行分离,求解出分点及赤道改正,小行星轨道根数改正,地球轨道根数改正和由摄动力引起的小行星位置和速度改正。这种方法的优点在于:(1)列表位置仅需根据小行星的轨道根数初值计算出,不考虑摄动力的作用,这样可避免小行星运动理论不完善对确定分点和赤道改正的影响;(2)在解算中,可以单独地求出摄动力对小行星运动速度和位置的影响,通过对摄动函数的数值积分,可求得任一时刻的小行星的真位置。     

海王星特洛伊:回顾与新成员

目前观测到的海王星特洛伊天体已有17颗并已积累了较为精确的轨道数据,系统分析了这些天体轨道的动力学稳定性.数值结果表明:除去两个寿命短到只有数万年和百万年的临时海王星特洛伊,大部分天体在其轨道根数不确定范围内都可以存活至45亿年.大约有一半的海王星特洛伊在45亿年的时间内离开共振区,而逃离的途径是复杂动力学机制下轨道根数空间内缓慢的扩散.在半人马小行星群中识别并证认了一个新的海王星特洛伊天体2012 UW177,数值模拟表明该天体目前正在围绕海王星L4点的蝌蚪形轨道上运动.该天体大约在23万年前进入当前轨道,且未来将在该轨道停留至少130万年.约54°的倾角使得它的轨道成为最倾斜的轨道,并且使得该天体展现经由拟卫星轨道的复杂有趣的共轨轨道转换.     

月球卫星最优小推力变轨研究

对利用小推力发动机将月球探器从双曲线轨道转移到圆轨的燃料最省转移问题,进行了研究,首先,将问题分解为双曲线到椭圆的转移和从椭圆到目标圆轨道的转移两步,然后,分别利用遗传算法解决了冲量假设下的最估转移、小推力加速民政部下从双曲线到椭圆的转移轨道优化,以及转移时间有约束情况下的从椭圆到圆轨道的转移轨道优化问题。     

在电离中电感应阻力对带电卫星轨道根数的摄动影响

研究了在高空电离层中运动的带电荷的卫星受电感应阻力后对轨道根数产生的摄动影响。研究结果表明 ,电感应阻力对带电卫星的轨道半长轴、轨道偏心率、近地点赤经、历元平赤经均有周期摄动影响 ,但除对半长轴有长期摄动效应外对其它轨道根数均无长期摄动。轨道倾角和升交点赤经不受摄动影响。文中以飞行在高度 1 50 0km的电离层中的导体卫星作为算例。计算结果显示 :带电导体卫星在高空电离层中带有一定电量时电感应阻力对轨道半长轴的缩短产生显著效应     

在电离中电感应阻力对带电卫星轨道根数的摄动影响

研究了在高空电离层中运动的带电荷的卫星受电感应阻力后对轨道根数产生的摄动影响。研究结果表明，电感应阻力对带电卫星的轨道半长轴、轨道偏心率、近地点赤经、历元平赤经均有周期摄动影响，但除对半生长轴有长期摄动效应外对其它轨道根数均无长期摄动。轨道倾角和升交点赤经不受摄动影响。文中以飞行在高度1500km的电离层中的导体卫星作为算例。计算结果显示：带电导体卫星在高空电离层中带有一定电量时电感应阻力对轨道半长轴的缩短产生显著效应。     

卫星轨道预报的一种分析方法

人造地球卫星的轨道预报是空间环境监测和实时跟踪测量中一个重要环节，由于监测对象众多，要求精度也不太高，通常采用分析法预报．在已有分析法得到t时刻平均根数的基础上给出一种轨道预报方法，由t时刻的平均根数给出该时刻卫星的位置和速度，在此基础上将地球非球形引力摄动的周期项直接用卫星直角坐标的位置和速度分量表示，这样可以避免在计算轨道根数变化的周期项时出现的奇点问题，从而对根数的选择无特殊要求，可适用于各种轨道，简化预报程序和相应的软件，提高预报效率。     

关于天体自转产生的PPN效应的讨论

根据后牛顿方法,得到了自转因素产生的轨道根数的参数化后牛顿效应。这种效应对轨道根数a、e、i、M没有长期摄动,只对ωΩ产生长期摄动,并且对所有轨道根数不产生长周期摄动,只产生短周期摄动。     

摄动分析法在小推力轨道优化中的应用

在对太阳系近地小行星的多目标多任务探测中,从大量小行星中快速筛选出可到达目标小行星是小推力轨道设计中一直在努力解决的问题.考虑了小推力作用下的探测器在行星际空间中的轨道运动,通过借鉴天体力学中摄动分析法的思想将小推力作为摄动力来考虑,给出了1阶意义下给定时间内两条开普勒轨道在小推力作用下得以转移成功的必要条件.该条件形式上为几个始末轨道根数差的简单组合,计算量极小,可以用来迅速剔除掉许多无法在给定时间和小推力作用下直接到达的小行星,数值结果验证了近地小行星探测情况下该条件的有效性.     

关于DSX体系下的广义相对论（1PN）流体力学问题的探讨

使用ＤＳＸ 体系对于广义相对论（１ＰＮ） 的一般流体和理想流体均作了初步的探讨,建立了一种既适用于局部坐标系又适用于整体坐标系的解决广义相对论流体力学的新方法．对于一般流体,利用Ｍａｐｌｅ 软件计算了精确到ｃ－ ４ 项的能量动量张量Ｔａｂ 的结构,经过化简整理代到描述流体运动的基本方程中,得到了ＤＳＸ 体系下一般流体的基本方程,这是在局部坐标系中的结果,通过局部坐标和整体坐标之间的变换关系,可得整体坐标下物体的运动状态．另外,还给出了ＤＳＸ 体系下的理想流体力学的表示形式,通过将理想流体力学中一般的量改写为该体系下的量,从而改写了理想流体的Ｅｕｌｅｒ 方程和能量方程     

关于土卫八运动的轨道解

为了适应星际探测的需求,本文建立了在新的精度要求下土星卫星运动对应的力学模型,具体讨论了土卫八的运动,并针对主要摄动源土卫六的引力作用,建立了轨道变化的分析解,以此表明建立了土卫运动理论该采取的途径和精密定轨宜采用以轨道根数作为状态量的数值定轨方法。     

Vinti型中间轨道根数的摄动方程

本文给出了Vinti型中间轨道根数a,e,s,M_s,ψ_s,Ω_s的摄动方程,结果准到二阶,并消除了方程中的泊松项。     

利用气球卫星的轨道变异研究太阳活动的一些问题 Ⅰ.力学问题

本文利用抛物旋转体坐标系讨论具有大面积质量比的球状气球卫星的运动特征。计算了地球椭率、太阳光、大气阻力诸因素对本文所规定的褚轨道根数的摄动。推导公式中着眼于高空(距地1000公里左右)!近圆轨道的近似,目的在于应用所观测的回声一号气球卫星数据,计算上述经常起作用的摄动因素的目的,是要发现有无另外的因素扰乱了它正常的轨道,以和太阳活动此较。在这篇文章里,我们只推导一些必须的公式,并作计算实例来验证我们的公式。详细结果的讨论,留待第二部分中去论述。     

中心体自转对天体轨道要素变化的后牛顿效应

本文给出了在三种引力理论为中心自转对天体轨道要素变化产生的后牛顿摄动效应的研究结果。研究结果表明：六个轨道要素除长钾不受摄动影响外其它五个要素均有周期摄动，特别升交点经度和近星点经度还有长期摄动效应。最后将文中的理论结论同前人的工作做了比较还应用于行星自转对卫星轨道要素变化的摄动效应计算上。作者在文[1]中研究了天体轨道要素变化的后牛顿效应，但在该文中并没有考虑中心体自转的影响。本文研究了三种引力理论（Einstein,Brans-Dick和Nordtvedt)中的这方面效应，并给出理论和数值的研究结果。