内容简介

本书汇集了国际知名航天领域科学家,在意大利维特博圣马蒂诺阿尔米奇洛举行的2017年夏季学校“卫星动力学和空间任务:天体力学的理论和应用”课程上的讲义,主要涉及与卫星动力学和空间任务设计相关的重要主题,涵盖涉及和空间任务动力学、天体力学、航天器导航、空间探索应用、人造卫星、空间碎片、潮汐演变等主题。本书阐述的卫星动力学相关的前沿理论、工具和方法，理论有深度、方向明确、内容详实，可作为航天工程领域研究生和科研人员的案头书。

作者简介

王鲲鹏，男，1981生，博士，毕业于国防科技大学，主要从事空间目标探测与识别工作，发表论文30余篇，授权国家发明专利10余项，获省部级科技进步奖3项。

前言

意大利科尔蒂纳丹佩佐（Cortina D'Ampezzo）的学校持续进行传统的天体力学培训，最早始于1981年，最近几年仍在进行相关的培训活动。这些培训讲义通常被收集出版成书，成为该领域的研究人员常用的参考资料。 本书汇集了2017年8月28日至9月2日期间，国际知名科学家在意大利维特博圣马蒂诺阿尔西米诺（San Martino al Cimino，Viterbo，Italy）开展的2017年夏令营“卫星动力学和空间任务：天体力学的理论和应用”课程的讲义，旨在教授卫星动力学和空间科学的最新理论、工具和方法。本书主要涉及与卫星动力学和空间任务设计相关的重要主题。以下是对本书内容的详细描述。 Sylvio Ferraz-Mello介绍了一个行星潮汐理论模型，该模型中有一个均匀的基础物体绕着垂直于伴星轨道平面的自旋轴旋转。假定潮汐变形体为椭球形，其旋转因伴星的运动而延迟。该部分介绍了不同的理论：静态潮汐、动态潮汐、主要转动和轨道要素的潮汐演化、达尔文理论、恒定时间和相位滞后模型以及米格纳德理论等等。 Antonio Giorgilli评论了哈密顿摄动理论的现代工具，简要介绍研究历史后，提出了研究可积哈密顿系统微摄动动力学的问题（Poincare称之为一般动力学问题）。这个问题的起源可简单归因于对太阳系的稳定性研究。他利用Liouville-Arnold-Jost定理，对可积哈密顿系统的性质进行了简要的描述，其中作用一角度坐标用来描述相空间中的不变环面（invariant tori）部分。然后，对Kolmogorov的贡献进行了解释，这对其中一些环面（tori）是否在可积系统的小扰动下生存的问题给出了肯定的答案。这一结果产生了继科尔莫哥洛夫、阿诺德和莫泽之后的所谓KAM（Kolmogorov，Arnold，Moser.）理论。并解释了Birkhoff和Poincare的规范形式，用于描述Kolmogorov不变环面或椭圆平衡点附近的动力学，详细说明了同调方程中存在小除数带来的困难。最后，给出了Nekhoroshev定理，该定理解决了复杂系统长时间的稳定性问题，其证明需要对共振进行精妙的几何分析。

目录

第1部分 行星潮汐：理论 1 引言 2 静力潮 2．1 麦克劳林球体 2．2 琼斯球体 2．3 普通椭球体 2．4 洛希（Roche）椭球体 3 潮汐谐波 4 由静力潮引起的潮汐演化 5 动力潮 5．1 纳维-斯托克斯方程 5．2 蠕变方程 6 力和转矩 6．1 狄安娜（Diana） 6．2 作用在伴随天体上的力和转矩 7 潮汐演化：主天体的自转 7．1 同步 7．2 3/2轨旋共振：水星 8 潮汐演化：轨道根数 8．1 半长轴 8．2 偏心率 9 能量变化和耗散 10 达尔文理论 10．1 滞弹潮 10．2 力和转矩 10．3 特殊流变学 11 达尔文理论：潮汐演化 11．1 同步 11．2 耗散 11．3 轨道演化 12 恒时滞模型中的演化方程 12．1 快速自转的行星 12．2 慢自转的恒星 12．3 热木星 13 恒相滞模型中的演化方程 13．1 由两天体的潮汐造成的轨道累积变化 14 米尼亚尔理论 15 三体模型：角动量的转移 16 潮汐形变主天体的形状 16．1 测地滞后量 16．2 潮汐的最大高度 17 动力潮：麦克斯韦天体模型 18 总结 参考文献 …… 第2部分 天体力学中的摄动理论 第3部分 空间碎片：从近地轨道到地球静止轨道 第4部分 计算平动点任务的不变流形 第5部分 碎石堆天体的天体力学 第6部分 多目标最优控制：直接方法 第7部分 轨道力学中的不确定性量化实用方法