考虑轨道偏转约束的小行星动能撞击与近距离探测轨迹优化OA

针对具有潜在撞击地球风险的小行星轨道确定精度不足、物理参数不明确以及动能撞击后轨道偏转效果难以准确刻画等问题,以近地小行星2024 YR4为研究对象,开展了轨道偏转机理建模及动能撞击与近距离探测任务的转移轨迹优化研究。首先,构建了高精度轨道递推模型,评估了2024 YR4撞击地球与月球的概率。其次,系统研究了动能撞击后的轨道偏转规律,分析了速度改变量幅值的主要影响因素,推导了速度改变量方向与日−星−器夹角之间的几何关系,并基于高精度递推结果建立了轨道偏转距离与平近点角及速度改变量之间的函数关系,给出了满足有效偏转距离和日−星−器夹角约束的撞击窗口范围,并据此开展了动能撞击任务轨迹优化。最后,针对伴飞探测与飞越探测任务,采用逐年遍历的方法对发射窗口与交会窗口进行搜索,优化得到了在多种借力方案及飞越次数条件下的可行转移轨迹。所提出的建模与分析方法为小行星轨道偏转机理研究提供了新的思路,所构建的轨迹优化流程可为未来小行星探测与防御任务设计提供参考。