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編輯推薦

適讀人群 ：本書適閤從事探測器相關領域的人員學習，是關於各種航天器定軌的重要參考書，是我國航天事業軌道力學理論的權威著作。
　　本書理論體係完整，並注意到與實際應用的緊密聯係，既具基礎性又具實用性。有關科技人員從中可獲得解決天文探測與航天工程問題的理論依據和實用方法；也是天文、應用數學、一般力學和航天動力學等領域研究生學習軌道力學的基礎教材。

內容簡介

　　本書主要包含以下內容：（1）軌道動力學基礎知識。參考係的建立，無攝運動的基本規律，無攝運動與受攝運動之間的關係，受攝運動方程的基本解法及參考解選擇。（2）衛星軌道攝動理論。論述地球衛星在各種力學因素作用下的受攝運動方程的各種具體解法和結果，以及攝動解蘊涵的動力學特徵，從而揭示衛星軌道變化規律。（3）衛星運動定軌問題。包括無任何初始信息的短弧初軌確定原理和方法，以及與其完全不同的精密軌道確定的基本原理和關鍵問題。

作者簡介

　　劉林，南京大學天文係教授，博士生導師，天體力學與航天器軌道力學專傢，我國航天器軌道力學的奠基人之一，被譽為我國航天器軌道力學學科的主要開創者和傳授者。長期從事天體力學的基礎研究和航天器軌道力學的理論與應用研究，在近年來神舟飛船、探月工程等重大航天任務中，做齣瞭重要貢獻。他的很多開創性成果與我國航天工程緊密相連，近年來主要從事深空探測軌道力學研究，先後主持國傢自然科學基金和多項航天領域研究課題，在國內外學術刊物上發錶相關論文250多篇，齣版專著和教材10餘本。曾獲1978年全國科學大會重大成果奬、中國天文學會張鈺哲奬，三次獲得國傢教委科技進步二等奬等。曾任中國天文學會理事、天體力學與衛星動力學專業委員會主任、中國宇航學會理事等，現任宇航學報編委、天文學報編委、教育部深空探測聯閤研究中心學術委員會委員等。

目錄

第1章 衛星運動的數學模型與參考係的選擇 1
1．1 衛星在軌運動的數學模型及其求解問題 1
1．2 時空參考係 3
1．3 地球坐標係統 9
1．4 月球坐標係統 22
1．5 火星坐標係統 30
參考文獻 35
第2章 二體問題――無攝運動 37
2．1 二體問題的解――六個獨立積分 37
2．2 橢圓運動的基本關係式 43
2．3 軌道根數與位置、速度矢量之間的轉換關係 48
2．4 橢圓運動的微分關係式 51
2．5 橢圓運動的展開式 55
2．6 拋物綫軌道和雙麯綫軌道 62
參考文獻 65
第3章 受攝運動方程的建立及其基本解法 66
3．1 受攝運動的處理方法――常數變易法 66
3．2 攝動運動方程的建立 70
3．3 攝動運動方程的各種形式 76
3．4 攝動運動方程的奇點與處理方法 81
3．5 小參數冪級數解的構造――攝動法 86
參考文獻 90

第4章 改進的攝動法――平均根數法 91
4．1 參考解的選擇――平均根數的引入 92
4．2 橢圓運動中有關量的平均值 93
4．3 平均根數法 96
4．4 中心天體的扁率攝動解 100
4．5 衛星軌道半長徑二階周期攝動項的獲得 110
4．6 扁率攝動解的幾種形式及其等價性 113
參考文獻 116
第5章 中心天體的非球形引力攝動 117
5．1 天體非球形引力位的一般錶達形式 118
5．2 太陽係幾個大行星和月球非球形引力位的特徵 130
5．3 地球非球形引力帶諧項的攝動解 135
5．4 地球非球形引力田諧項的攝動解 151
5．5 月球非球形引力攝動解的構造 163
5．6 金星非球形引力攝動解的構造 172
5．7 坐標係附加攝動及其相關問題 175
參考文獻 192
第6章 小分母問題及其解決方法――擬平均根數法 195
6．1 問題的提齣 195
6．2 通約奇點對應的軌道共振問題 196
6．3 擬平均根數法 200
6．4 采用擬平均根數法構造中心天體的非球形引力攝動解 203
6．5 同時消除e＝0和通約奇點的攝動法 210
6．6 同時消除e＝0，i＝0和通約奇點的攝動法 225
參考文獻 227
第7章 其他引力攝動 228
7．1 衛星軌道的第三體引力攝動模型 228
7．2 地球衛星軌道的第三體引力攝動解 232
7．3 其他大天體衛星軌道的第三體引力攝動簡介 243
7．4 中心天體的形變攝動 245
7．5 衛星軌道運動中的後牛頓效應 251
參考文獻 258
第8章 非引力攝動與軌道機動問題 260
8．1 太陽輻射壓攝動 260
8．2 阻尼效應――大氣阻力攝動 272
8．3 錶麵力模型的改進問題 291
8．4 小推力助推問題與軌道機動 293
參考文獻 295
第9章 衛星軌道變化的特徵及其應用 297
9．1 恒星周期與交點周期 297
9．2 極軌衛星 303
9．3 太陽同步衛星 306
9．4 凍結軌道的存在及其特徵 310
9．5 臨界傾角軌道的特徵及其應用 318
9．6 中心天體同步軌道的漂移現象 320
9．7 衛星運動的軌道壽命問題 328
參考文獻 232
第10章 變換方法 334
10．1 哈密頓力學簡介 334
10．2 正則變換 339
10．3 正則變換方法的引用 351
10．4 一般變換方法 372
參考文獻 377
第11章 軌道運動方程的數值解法 379
11．1 常微分方程數值解法簡介 379
11．2 常用數值解法中的單步法 382
11．3 常微數值解法中的多步法 388
11．4 衛星運動方程數值解中狀態量和積分步長的選擇 395
11．5 衛星運動方程數值解中沿跡誤差的特徵及其控製 400
參考文獻 404
第12章 衛星軌道確定問題 406
12．1 衛星軌道確定問題的提法 406
12．2 初軌確定的基本前提與定軌原理 407
12．3 精密定軌簡介 420
12．4 衛星軌道預報與定軌的關係 437
參考文獻 438
附錄1 天文常數 440
附錄2 常用公式 442
附錄3 幾個大天體的引力場模型 449
附錄4 太陽係大天體的平均 軌道計算公式 482
附錄5 IAU2000天體定嚮模型 486

前言/序言

　　太陽係中各天體的運動，特彆是小天體的運動（包括各類空間探測器），所處的力學環境基本上隻有一個或兩個主要外力源，其他外力作用相當於小擾動，因此，可以分彆處理成受攝二體問題或受攝限製性三體問題。例如，各大行星的繞日運動，自然衛星繞大行星的運動，人造衛星繞地球的運動等，運動中承受的外力作用隻有一個主要力源，即其環繞的中心天體的質點引力，相應的數學模型都歸結為受攝二體問題。
　　從地球上所發射的航天器不外乎兩種類型：環繞型和非環繞型。對太陽係中各天體（包括地球，月球，火星等大天體和小行星）做近距離探測而形成的環繞型探測器，即通常所說的人造衛星，其運行狀態就是一個變化橢圓軌道。而非環繞型探測器有多種形態，包括發射月球探測器、火星探測器和多星探測器全過程中的轉移軌道段（從相對地球的橢圓軌道轉化為雙麯綫軌道；對火星等探測器而言，運行途中還有相當長一段以太陽為中心天體的橢圓軌道型的巡航段）或飛越某一大天體的運行段（相對該天體為雙麯綫軌道），還有在兩個大天體引力共同作用下的運行段等。簡單地說就是相對上述環繞型而言的非固定運行狀態的總稱。
　　本書是闡述環繞型探測器的運動規律，即衛星軌道力學，這是全套專著第二本書的內容，即以受攝二體問題為主綫展開論述的衛星運動問題，書名為“衛星軌道理論與應用”。而關於以限製性三體問題的研究成果及其在航天領域應用展開的論述，是全套專著第三本書的內容，名為“深空探測軌道理論與應用”。
　　軌道力學問題的研究既可以像數學那樣作為一種邏輯思維的訓練，從而獲得對原理和形式邏輯關係的普遍瞭解，又可以從實用角度進行研究和解決具體問題。前者當然不可忽視，而後者同樣是本書內容側重的方麵。因此，書中將主要闡述天體力學中有關軌道問題的一些重要方法，包括分析方法和數值方法，以及必要的定性分析知識。
　　本書是從衛星軌道及其變化規律這一角度來安排內容，全麵而係統地闡明衛星軌道運動中的基本問題，並側重於對解決各種軌道及其變化問題所涉及的力學概念、數學原理和具體方法給以嚴格的論述，以便讀者更好地利用書中提供的有關方法和結果，去處理軌道設計、地麵測控及各有關領域應用涉及的衛星軌道力學問題。全書內容主要包含以下兩個部分：
　　（1）軌道動力學的基礎知識。參考係的建立，無攝運動（對應二體問題）的基本規律，無攝運動與受攝運動之間的關係，受攝運動方程的基本解法（小參數冪級數解）及參考解的選擇。
　　（2）衛星軌道的攝動理論。全麵論述衛星在各種外力因素作用下的受攝運動方程的各種具體解法和結果，攝動解蘊涵的動力學特徵及幾類特殊軌道的運動規律。
　　除上述主要內容外，考慮到讀者對衛星軌道力學的理論與應用要有一個完整性的瞭解，對軌道力學在航天測控係統中的直接應用——衛星定軌和預報，也在本書最後一章用適當的篇幅做瞭概要性闡述；而有關軌道確定的基本原理、數學模型的建立及具體處理方法等，是全套專著第四本書的內容，名為“航天器定軌理論與應用”。
　　本書是根據作者50多年來在教學與科研工作中的積纍而寫成的，書中內容主要取自作者的幾本著作，如《人造地球衛星軌道力學》、《航天器軌道理論》和《月球探測器軌道力學》，以及公開發錶的近200篇學術論文及30多篇相關研究課題的技術報告。這些論著、文章和技術報告中的有關內容在國內已被普遍采（引）用，在此基礎上，又進一步根據實際應用狀況做瞭必要的修改與充實，並補充瞭作者未曾公開發錶過的但已證實用之有效的研究成果，使其成為一本有關環繞型探測器（特彆是人造地球衛星）軌道理論的較全麵而係統的著作，以適應我國航天事業進一步發展對軌道力學理論的需求。

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