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第1章 绪论——空间对抗及其轨道特征1

1.1 空间对抗的存在和其必然性1

1.1.1 空间对抗是人类活动的必然2

1.1.2 空间对抗是疆土延伸的必然2

1.1.3 空间对抗是其特殊性质的必然2

1.1.4 空间对抗是美俄一贯的国策3

1.2 美俄的空间对抗活动4

1.2.1 美国4

1.2.2 俄罗斯14

1.3 对抗轨道的特征19

1.3.1 隐身轨道20

1.3.2 规避轨道20

1.3.3 拦截轨道21

1.3.4 绕飞轨道22

1.3.5 伴飞轨道23

1.3.6 分离轨道24

参考文献26

第2章 隐蔽轨道的概念设计27

2.1 被动隐蔽轨道概念27

2.2 月球借力被动隐蔽轨道概念28

2.2.1 月球引力辅助的B平面分析29

2.2.2 航天器-月球共振轨道32

2.2.3 基于航天器-月球共振轨道的隐蔽飞行36

2.3 洛伦兹力被动隐蔽轨道概念39

2.3.1 卫星带电与洛伦兹力轨道机动概念40

2.3.2 洛伦兹力作用下的轨道运动方程42

2.3.3 基于快速偏离参考轨道的隐蔽飞行48

2.4 航天器“隐蔽与跟踪”轨道的设计概念51

参考文献53

第3章 空间拦截轨道设计56

3.1 空间轨道拦截策略56

3.1.1 共面轨道拦截策略56

3.1.2 异面轨道拦截策略64

3.2 追踪区、摧毁区和可拦截区的设计66

3.2.1 追踪区设计67

3.2.2 摧毁区和可拦截区设计68

3.3 空间快速拦截轨道设计70

3.3.1 空间快速共面拦截轨道设计70

3.3.2 空间快速共面拦截轨道分析73

3.4 空间拦截末制导律设计76

3.4.1 坐标系及转换矩阵77

3.4.2 发动机模型79

3.4.3 空间拦截中的运动模型81

3.4.4 导引律设计82

参考文献99

第4章 规避轨道的设计100

4.1 空间目标在轨规避机动100

4.1.1 几个有代表性的规避过程100

4.1.2 规避机动的技术途径102

4.2 危险物体及其判定准则103

4.2.1 规避对象简介103

4.2.2 危险物体判定准则104

4.3 航天器规避机动策略及轨道设计107

4.3.1 针对空间碎片的规避机动策略107

4.3.2 针对拦截器的规避机动策略110

参考文献130

第5章 在轨释放与发射动力学132

5.1 概述132

5.2 相关发射技术分析132

5.2.1 发射方式分析133

5.2.2 发射窗口分析135

5.2.3 发射姿态分析135

5.3 航天器在轨发射的空间机动路径规划136

5.3.1 双冲量变轨快速路径规划137

5.3.2 基于发射窗口的遍历寻优路径规划147

5.3.3 基于非线性规划算法的组合机动路径规划152

5.4 航天器在轨释放与发射的轨迹优化163

5.4.1 基于空间发射的组合机动拦截数学模型164

5.4.2 多阶段不连续问题的求解技术167

5.4.3 低轨道目标拦截算例及分析169

5.4.4 中高轨道目标拦截仿真及分析174

参考文献180

第6章 典型在轨分离系统分析与设计182

6.1 基于弹性势能转换的在轨分离动力学182

6.1.1 理想情况下弹性势能转换分离过程动力学分析与建模183

6.1.2 分离过程扰动因素分析与建模190

6.2 基于滚珠丝杠的大质量体可控分离动力学202

6.2.1 一种新型大质量体在轨分离系统202

6.2.2 电机驱动滚珠丝杠副的在轨分离过程动力学分析与建模208

6.3 在轨释放与分离地面微重力模拟试验218

6.3.1 基于气浮平台的在轨分离地面模拟试验系统218

6.3.2 典型在轨分离机构的地面微重力模拟试验229

参考文献233

第7章 在轨分离平台的自主制导与控制235

7.1 在轨分离平台的自主制导与控制问题235

7.1.1 深度撞击任务235

7.1.2 罗塞塔任务239

7.1.3 问题的提出242

7.2 分离初态对分离后轨道机动准确度的影响分析243

7.2.1 零速度分离条件下分离窗口求解243

7.2.2 初始分离速度对轨道拦截机动性能的影响分析245

7.3 基于母平台信息的子平台自主导航方法248

7.3.1 自主导航方法249

7.3.2 自主导航滤波模型251

7.3.3 自主导航精度分析254

7.3.4 自主导航方法仿真分析256

7.4 在轨快速分离过程中的平台姿轨复合控制261

7.4.1 在轨快速分离过程中子平台姿态稳定控制方法261

7.4.2 在轨快速分离过程中母平台快速稳定控制方法268

参考文献286

第8章 悬浮与拼接轨道优化设计288

8.1 悬浮轨道的特点与应用分析288

8.2 基于太阳帆推进的悬浮轨道设计291

8.2.1 太阳帆航天器推进原理291

8.2.2 太阳帆悬浮轨道动力学分析294

8.3 混合小推力推进的地球静止悬浮轨道设计302

8.3.1 地球静止悬浮轨道特点302

8.3.2 基于太阳能电推进的悬浮轨道航天器寿命分析303

8.3.3 基于混合小推力推进的悬浮轨道推进策略306

8.3.4 针对任务的地球静止悬浮轨道的优化313

8.4 拼接轨道生成与优化324

8.4.1 轨道的拼接点及多段轨道生成324

8.4.2 基于多冲量的悬浮任务的拼接轨道设计325

参考文献330

第9章 航天器轨道机动可达范围研究332

9.1 概述332

9.1.1 可达性的定义332

9.1.2 可达性的研究进展333

9.1.3 研究意义与应用前景334

9.2 面向自身的轨道机动可达性335

9.2.1 面向自身的轨道机动可达性描述335

9.2.2 面向自身的轨道机动可达性建模339

9.3 面向拦截任务的轨道机动可达性345

9.3.1 面向拦截任务的轨道机动可达性描述345

9.3.2 面向拦截任务的轨道机动可达性建模348

9.4 面向交会任务的轨道机动可达性361

9.4.1 面向交会任务的轨道机动可达性描述361

9.4.2 面向交会任务的轨道机动可达性建模363

9.5 总结368

参考文献371