地月空间航天动力学

课程编码：180215082501P3003H 英文名称：Cislunar Space Astrodynamics 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：张皓等

本课程是开发和利用地月空间的航天动力学理论基础，将系统讲授相关基础理论及应用的专业知识，为我国开发和利用地月空间培养专业人才。地月空间将是二十一世纪中期世界各国争相探索与利用的新空域，中国科学院启动实施地月空间探索的战略性先导专项，标志着我国开发和利用地月空间拉开帷幕。地月空间航天动力学主要关注N=2受摄、N=3和N=4的二体摄动、圆形限制性三体问题和限制性四体问题，研究受到日地月引力共同显著影响的航天器飞行轨道，以及实施近地/近月卫星编队、地月转移、月球探测、拉格朗日点等飞行任务。课程为航空宇航专业研究生未来从事地月空间及深空探测航天工程奠定航天动力学的理论基础。

高等数学、材料力学、机械设计

第一章 概论 3学时 张皓
第1节 地月空间任务的历史与展望
第2节 地月空间航天动力学的独特之处
第二章 近地/近月空间航天动力学 9学时 张皓
第1节 时间与坐标系
第2节 二体问题分析解
第3节 受摄运动分析解
第4节 兰伯特问题
第5节 借力飞行技术
第三章 多天体航天动力学 15学时 张仁勇
第1节 圆型限制性三体问题与平动点
第2节 地月空间周期轨道
第3节 周期轨道的流形
第4节 限制性四体问题
第5节 轨道设计中的工程约束计算
第四章 地月空间轨道设计方法 11学时 张皓
第1节 探月轨道设计方法
第2节 地月空间低能转移轨道设计方法
第3节 地月空间使命轨道设计方法
第4节 工程任务设计范例
第五章 考核 2学时 张仁勇
第1节 课堂开卷考试

张皓，中科院空间应用工程与技术中心研究员。
北京航空航天大学学士（2006）、博士（2012）；以色列理工学院博士后（2012-2017），曾参与全球首个立方星多星编队任务（SAMSON）；2017年起在空间应用中心工作，从事地月空间探索研究。研究方向为航天动力学、分布式空间系统，迄今已发表学术论文50余篇，主持10余项科研课题。兼任中国空间学会青年委员、中国宇航学会高级会员、AIAA、AAS、IEEE会员等，《系统工程与电子技术》期刊青年编委。

张仁勇，男，水族，副研究员，硕士生导师。1984年生，本科、硕士、博士毕业于西北工业大学航天学院，飞行器设计专业，2011-2013受国家公派项目资助赴意大利米兰理工大学进行博士联合培养，2015年至今在中国科学院空间应用工程与技术中心工作， 2019年11月晋升副研究员。
长期从事地月空间及深空探测复杂借力飞行、低能转移、多体动力学轨道设计与优化相关技术研究，在地月空间多体轨道动力学设计方面积累了一定理论及工程基础。近年来，目前主要承担中科院中科院先导专项（A类）“地月空间探索研究”的任务轨道设计。主持中科院国防创新基金2项、载人航天预研2项、国家军科委项目1项，国防科技重点实验室基金1项；以轨道设计技术为支撑，参与了中科院先导专项（A类）、国家863计划、中科院重点部署项目、国防创新基金、载人航天预研、国家军科委、自然科学基金及横向课题等11个项目。荣获中央军委某部“优胜奖”（本人排名第一），某全国性竞赛“二等奖”（本人排名第一）。在本领域已发表学术论文二十余篇，参与指导硕士研究生1名。