目    錄
   
    第 1章  行星際飛行軌道基礎知識
   
      1.1    太陽繫中的天體
   
      1.2    牛頓力學
   
      1.3    分析力學
   
        1.3.1  拉格朗日方程
   
        1.3.2  拉格朗日函數
   
        1.3.3  哈密頓方程
   
      1.4    天體的引力場描述
   
        1.4.1  引力勢的一般描述
   
        1.4.2  均勻球體的引力勢
   
        1.4.3  均勻橢球體的引力勢
   
        1.4.4  球諧函數展開描述
   
      1.5    軌道的數值積分方法
   
        1.5.1  歐拉方法
   
        1.5.2  龍格-庫塔方法
   
      參考文獻
   
    第2章  二體問題
   
      2.1    N體問題
   
        2.1.1  N體問題的動力學
   
        2.1.2  N體問題的積分
   
      2.2    二體問題的運動方程
   
      2.3    角動量與能量守恆
   
      2.4    開普勒定律
   
        2.4.1  橢圓定律
   
        2.4.2  面積定律
   
        2.4.3  調和定律
   
      2.5    飛行路徑角
   
      2.6    橢圓軌道
   
        2.6.1  圓軌道運動
   
        2.6.2  橢圓軌道幾何
   
        2.6.3  開普勒問題
   
        2.6.4  蘭伯特問題
   
      2.7    拋物線軌道
   
        2.7.1  逃逸速度
   
        2.7.2  飛行路徑角與真近點角
   
        2.7.3  巴克方程
   
        2.7.4  歐拉方程
   
      2.8    雙曲線軌道
   
        2.8.1  雙曲線軌道幾何
   
        2.8.2  位置與時間關繫
   
      2.9    拉格朗日繫數
   
        2.9.1  級數形式
   
        2.9.2  閉合形式
   
      2.10  經典軌道根數
   
        2.10.1  軌道根數的定義
   
        2.10.2  軌道根數確定位置和速度
   
        2.10.3  位置和速度確定軌道根數
   
      參考文獻
   
    第3章  三體問題
   
      3.1    三體問題運動方程
   
        3.1.1  三體運動方程
   
        3.1.2  三體繫統特解
   
      3.2    圓形限制性三體問題
   
        3.2.1  基本假設與近似
   
        3.2.2  會合坐標運動方程
   
      3.3    拉格朗日平動點
   
        3.3.1  平動點的計算
   
        3.3.2  平動點的穩定性
   
      3.4    雅可比積分
   
      3.5    零速度曲面
   
      3.6    平動點附近周期運動
   
        3.6.1  運動方程一階近似解
   
        3.6.2  周期與擬周期軌道
   
      3.7    不變流形
   
        3.7.1  基本概念與結論
   
        3.7.2  周期軌道的穩定性
   
        3.7.3  平動點的不變流形
   
        3.7.4  周期軌道的不變流形
   
      參考文獻
   
    第4章  行星際直接轉移軌道
   
      4.1    圓錐曲線拼接原理
   
      4.2    霍曼轉移軌道
   
        4.2.1  兩圓軌道間兩脈衝轉移
   
        4.2.2  兩圓軌道間三脈衝轉移
   
        4.2.3  不相交圓與橢圓軌道間轉移
   
        4.2.4  相交圓與橢圓軌道間轉移
   
        4.2.5  行星際探測任務初始評估
   
      4.3    行星軌道的會合周期
   
      4.4    行星際轉移軌道的類型
   
      4.5    行星際發射機會搜索
   
        4.5.1  等高線圖搜索方法
   
        4.5.2  發射能量等高線圖
   
        4.5.3  火星發射機會分析
   
      4.6    地球逃逸軌道
   
        4.6.1  地球逃逸能量需求
   
        4.6.2  逃逸雙曲線發射圓
   
        4.6.3  地球逃逸軌道幾何
   
      4.7    目標天體捕獲軌道
   
        4.7.1  目標天體捕獲能量需求
   
        4.7.2  固定軌道半長軸捕獲
   
        4.7.3  固定軌道偏心率捕獲
   
        4.7.4  捕獲軌道的傾角問題
   
        4.7.5  B平面參數打靶方法
   
      參考文獻
   
    第5章  行星借力飛行軌道
   
      5.1    借力飛行的基本原理
   
      5.2    借力飛行的機理分析
   
        5.2.1  借力飛行的基本方程
   
        5.2.2  角動量和能量變化量
   
        5.2.3  借力效能的數值分析
   
      5.3    v杠杆效應
   
        5.3.1  行星共振借力飛行
   
        5.3.2  地球共振杠杆類型
   
        5.3.3  地球共振杠杆效應
   
      5.4    氣動借力飛行技術
   
        5.4.1  氣動借力飛行原理
   
        5.4.2  氣動借力飛行模型
   
        5.4.3  氣動借力參數分析
   
      5.5    借力飛行軌道設計
   
        5.5.1  引力輔助借力軌道
   
        5.5.2  推力輔助借力軌道
   
        5.5.3  氣動輔助借力軌道
   
        5.5.4  深空機動借力軌道
   
      5.6    借力序列初始評估
   
        5.6.1  Tisserand準則
   
        5.6.2  Tisserand圖方法
   
        5.6.3  行星借力序列選擇
   
      參考文獻
   
    第6章  連續小推力飛行軌道

    第7章  行星際飛行軌道優化方法

    第8章  行星際任務軌道設計實例
    

行星際飛行器是指在太陽繫內廣闊的行星際空間中飛行的人造天體，是人類進行深空探測活動的重要工具，如火星探測器、小行星探測器、彗星動能撞擊器等。行星際飛行軌道理論是行星際飛行器設計所涉及的重要基礎理論，也是從事深空探測技術研究人員應具備的知識。相比近地航天器軌道，行星際飛行軌道有許多獨具的特點，需要一本專門的教材進行繫統的闡述，這也是本書編寫的初衷。
本書共包括8章。第1~3章介紹與行星際飛行軌道相關的基礎知識，包括基本的力學原理、二體問題和三體問題等；第2~6章從不同的行星際飛行方式出發，分別介紹直接轉移軌道、借力飛行軌道和連續小推力飛行軌道；第7章介紹幾種常用的行星際飛行軌道優化方法，包括微分修正方法、主矢量方法等；第8章中針對幾個典型的深空探測任務，對行星際飛行軌道進行初步的設計，並分析了不同飛行方案的特點。
本書是在作者多年來從事行星際飛行軌道教學實踐與科學研究基礎上，並參考國內外學者的一些優秀研究成果編著而成的。本書寫作過程中，力求做到敘述清晰準確，條理分明。行星際飛行軌道的典型特點是能量需求大、飛行時間長和力場環境復雜，合理地利用自然力、施加合適的控制力以提高飛行軌道性能是研究的重點。為此，本書在介紹軌道基礎理論與知識的同時，著重對不同轉移方式軌道的特點與設計方法進行討論。為了使讀者深入理解行星際飛行軌道設計方法，書中盡可能地對各種方法進行詳盡的推導與討論，這也是本書的一個特點。本書可以作為航空宇航學科研究生和高年級本科生教材，也可以為從事深空探測技術研究的人員提供一定的參考。
全書由尚海濱編著，北京理工大學宇航學院喬棟教授主審。
感謝崔平遠教授和龍騰教授在本書編寫過程中給予的鼓勵、指導與幫助。感謝研究生韋炳威、秦嘯、張闊翔、許鈴健和王嘉瑤的辛勤勞動，他們完成了部分文字的校對和仿真程序的調試工作。
限於時間和作者水平，書中不妥之處在所難免，敬請讀者和同行批評指正。
   
              編著者