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编辑推荐

适读人群 ：本书适合从事探测器相关领域的人员学习，是关于各种航天器定轨的重要参考书，是我国航天事业轨道力学理论的权威著作。
　　本书理论体系完整，并注意到与实际应用的紧密联系，既具基础性又具实用性。有关科技人员从中可获得解决天文探测与航天工程问题的理论依据和实用方法；也是天文、应用数学、一般力学和航天动力学等领域研究生学习轨道力学的基础教材。

内容简介

　　本书主要包含以下内容：（1）轨道动力学基础知识。参考系的建立，无摄运动的基本规律，无摄运动与受摄运动之间的关系，受摄运动方程的基本解法及参考解选择。（2）卫星轨道摄动理论。论述地球卫星在各种力学因素作用下的受摄运动方程的各种具体解法和结果，以及摄动解蕴涵的动力学特征，从而揭示卫星轨道变化规律。（3）卫星运动定轨问题。包括无任何初始信息的短弧初轨确定原理和方法，以及与其完全不同的精密轨道确定的基本原理和关键问题。

作者简介

　　刘林，南京大学天文系教授，博士生导师，天体力学与航天器轨道力学专家，我国航天器轨道力学的奠基人之一，被誉为我国航天器轨道力学学科的主要开创者和传授者。长期从事天体力学的基础研究和航天器轨道力学的理论与应用研究，在近年来神舟飞船、探月工程等重大航天任务中，做出了重要贡献。他的很多开创性成果与我国航天工程紧密相连，近年来主要从事深空探测轨道力学研究，先后主持国家自然科学基金和多项航天领域研究课题，在国内外学术刊物上发表相关论文250多篇，出版专著和教材10余本。曾获1978年全国科学大会重大成果奖、中国天文学会张钰哲奖，三次获得国家教委科技进步二等奖等。曾任中国天文学会理事、天体力学与卫星动力学专业委员会主任、中国宇航学会理事等，现任宇航学报编委、天文学报编委、教育部深空探测联合研究中心学术委员会委员等。

目录

第1章 卫星运动的数学模型与参考系的选择 1
1．1 卫星在轨运动的数学模型及其求解问题 1
1．2 时空参考系 3
1．3 地球坐标系统 9
1．4 月球坐标系统 22
1．5 火星坐标系统 30
参考文献 35
第2章 二体问题――无摄运动 37
2．1 二体问题的解――六个独立积分 37
2．2 椭圆运动的基本关系式 43
2．3 轨道根数与位置、速度矢量之间的转换关系 48
2．4 椭圆运动的微分关系式 51
2．5 椭圆运动的展开式 55
2．6 抛物线轨道和双曲线轨道 62
参考文献 65
第3章 受摄运动方程的建立及其基本解法 66
3．1 受摄运动的处理方法――常数变易法 66
3．2 摄动运动方程的建立 70
3．3 摄动运动方程的各种形式 76
3．4 摄动运动方程的奇点与处理方法 81
3．5 小参数幂级数解的构造――摄动法 86
参考文献 90

第4章 改进的摄动法――平均根数法 91
4．1 参考解的选择――平均根数的引入 92
4．2 椭圆运动中有关量的平均值 93
4．3 平均根数法 96
4．4 中心天体的扁率摄动解 100
4．5 卫星轨道半长径二阶周期摄动项的获得 110
4．6 扁率摄动解的几种形式及其等价性 113
参考文献 116
第5章 中心天体的非球形引力摄动 117
5．1 天体非球形引力位的一般表达形式 118
5．2 太阳系几个大行星和月球非球形引力位的特征 130
5．3 地球非球形引力带谐项的摄动解 135
5．4 地球非球形引力田谐项的摄动解 151
5．5 月球非球形引力摄动解的构造 163
5．6 金星非球形引力摄动解的构造 172
5．7 坐标系附加摄动及其相关问题 175
参考文献 192
第6章 小分母问题及其解决方法――拟平均根数法 195
6．1 问题的提出 195
6．2 通约奇点对应的轨道共振问题 196
6．3 拟平均根数法 200
6．4 采用拟平均根数法构造中心天体的非球形引力摄动解 203
6．5 同时消除e＝0和通约奇点的摄动法 210
6．6 同时消除e＝0，i＝0和通约奇点的摄动法 225
参考文献 227
第7章 其他引力摄动 228
7．1 卫星轨道的第三体引力摄动模型 228
7．2 地球卫星轨道的第三体引力摄动解 232
7．3 其他大天体卫星轨道的第三体引力摄动简介 243
7．4 中心天体的形变摄动 245
7．5 卫星轨道运动中的后牛顿效应 251
参考文献 258
第8章 非引力摄动与轨道机动问题 260
8．1 太阳辐射压摄动 260
8．2 阻尼效应――大气阻力摄动 272
8．3 表面力模型的改进问题 291
8．4 小推力助推问题与轨道机动 293
参考文献 295
第9章 卫星轨道变化的特征及其应用 297
9．1 恒星周期与交点周期 297
9．2 极轨卫星 303
9．3 太阳同步卫星 306
9．4 冻结轨道的存在及其特征 310
9．5 临界倾角轨道的特征及其应用 318
9．6 中心天体同步轨道的漂移现象 320
9．7 卫星运动的轨道寿命问题 328
参考文献 232
第10章 变换方法 334
10．1 哈密顿力学简介 334
10．2 正则变换 339
10．3 正则变换方法的引用 351
10．4 一般变换方法 372
参考文献 377
第11章 轨道运动方程的数值解法 379
11．1 常微分方程数值解法简介 379
11．2 常用数值解法中的单步法 382
11．3 常微数值解法中的多步法 388
11．4 卫星运动方程数值解中状态量和积分步长的选择 395
11．5 卫星运动方程数值解中沿迹误差的特征及其控制 400
参考文献 404
第12章 卫星轨道确定问题 406
12．1 卫星轨道确定问题的提法 406
12．2 初轨确定的基本前提与定轨原理 407
12．3 精密定轨简介 420
12．4 卫星轨道预报与定轨的关系 437
参考文献 438
附录1 天文常数 440
附录2 常用公式 442
附录3 几个大天体的引力场模型 449
附录4 太阳系大天体的平均 轨道计算公式 482
附录5 IAU2000天体定向模型 486

前言/序言

　　太阳系中各天体的运动，特别是小天体的运动（包括各类空间探测器），所处的力学环境基本上只有一个或两个主要外力源，其他外力作用相当于小扰动，因此，可以分别处理成受摄二体问题或受摄限制性三体问题。例如，各大行星的绕日运动，自然卫星绕大行星的运动，人造卫星绕地球的运动等，运动中承受的外力作用只有一个主要力源，即其环绕的中心天体的质点引力，相应的数学模型都归结为受摄二体问题。
　　从地球上所发射的航天器不外乎两种类型：环绕型和非环绕型。对太阳系中各天体（包括地球，月球，火星等大天体和小行星）做近距离探测而形成的环绕型探测器，即通常所说的人造卫星，其运行状态就是一个变化椭圆轨道。而非环绕型探测器有多种形态，包括发射月球探测器、火星探测器和多星探测器全过程中的转移轨道段（从相对地球的椭圆轨道转化为双曲线轨道；对火星等探测器而言，运行途中还有相当长一段以太阳为中心天体的椭圆轨道型的巡航段）或飞越某一大天体的运行段（相对该天体为双曲线轨道），还有在两个大天体引力共同作用下的运行段等。简单地说就是相对上述环绕型而言的非固定运行状态的总称。
　　本书是阐述环绕型探测器的运动规律，即卫星轨道力学，这是全套专著第二本书的内容，即以受摄二体问题为主线展开论述的卫星运动问题，书名为“卫星轨道理论与应用”。而关于以限制性三体问题的研究成果及其在航天领域应用展开的论述，是全套专著第三本书的内容，名为“深空探测轨道理论与应用”。
　　轨道力学问题的研究既可以像数学那样作为一种逻辑思维的训练，从而获得对原理和形式逻辑关系的普遍了解，又可以从实用角度进行研究和解决具体问题。前者当然不可忽视，而后者同样是本书内容侧重的方面。因此，书中将主要阐述天体力学中有关轨道问题的一些重要方法，包括分析方法和数值方法，以及必要的定性分析知识。
　　本书是从卫星轨道及其变化规律这一角度来安排内容，全面而系统地阐明卫星轨道运动中的基本问题，并侧重于对解决各种轨道及其变化问题所涉及的力学概念、数学原理和具体方法给以严格的论述，以便读者更好地利用书中提供的有关方法和结果，去处理轨道设计、地面测控及各有关领域应用涉及的卫星轨道力学问题。全书内容主要包含以下两个部分：
　　（1）轨道动力学的基础知识。参考系的建立，无摄运动（对应二体问题）的基本规律，无摄运动与受摄运动之间的关系，受摄运动方程的基本解法（小参数幂级数解）及参考解的选择。
　　（2）卫星轨道的摄动理论。全面论述卫星在各种外力因素作用下的受摄运动方程的各种具体解法和结果，摄动解蕴涵的动力学特征及几类特殊轨道的运动规律。
　　除上述主要内容外，考虑到读者对卫星轨道力学的理论与应用要有一个完整性的了解，对轨道力学在航天测控系统中的直接应用——卫星定轨和预报，也在本书最后一章用适当的篇幅做了概要性阐述；而有关轨道确定的基本原理、数学模型的建立及具体处理方法等，是全套专著第四本书的内容，名为“航天器定轨理论与应用”。
　　本书是根据作者50多年来在教学与科研工作中的积累而写成的，书中内容主要取自作者的几本著作，如《人造地球卫星轨道力学》、《航天器轨道理论》和《月球探测器轨道力学》，以及公开发表的近200篇学术论文及30多篇相关研究课题的技术报告。这些论著、文章和技术报告中的有关内容在国内已被普遍采（引）用，在此基础上，又进一步根据实际应用状况做了必要的修改与充实，并补充了作者未曾公开发表过的但已证实用之有效的研究成果，使其成为一本有关环绕型探测器（特别是人造地球卫星）轨道理论的较全面而系统的著作，以适应我国航天事业进一步发展对轨道力学理论的需求。

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