双曲线型三体问题下小行星附近集群编队飞行的轨道演化与控制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11772024
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0705.飞行器和载运系统动力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In recent years, asteroids have gradually become the focus of deep-space exploration; and near-Earth asteroids are the key objectives for asteroid defense due to their potential collision flying over the Earth. Therefore, the low-cost launch of spacecraft for multi-point time-of-place asteroid exploration during their flying over the Earth can solve the above problems simultaneously. With the improvement of aerospace chip manufacturing technology, it is possible for the new spacecrafts to carry out the multi-point time-of-place asteroid exploration by means of intensive cluster flight. Compared with the traditional single point detection, the cluster-type means can achieve a large number of detection points similar to fluid-intensive distributions, which thus arouses the new problem to be solved in the subjects of orbital dynamics. In this context, the natural and controlled capture dynamics of spacecraft before and after the asteroid flying over the Earth is studied to generate transfer trajectories from the Earth to the asteroid. Based on this, the micro-behaviors including the boundedness of relative configuration of the clusters, and their station-keeping and reconfiguring control, as well as the micro-behaviors of density evolution and control in the hyperbolic gravitational field are also studied. After the completion of this project, the research will contribute to extend the scope of spacecraft dynamics and control, and provide the mechanics theory, calculation basis and key technical support for large-scale exploration of asteroids in the future.
近年来,小行星逐渐成为深空探测的热点,而近地小行星会以一定的碰撞风险飞掠地球,成为小行星防御的重点观测目标。因此,在其飞掠地球期间低成本地发射小行星多点分时原位探测器,可一举两得地解决上述问题。随着航天芯片制造技术的提高,新型航天器以密集的集群飞行方式完成对小行星的多点分时原位探测将成为可能。相对于传统的单点式探测,集群式探测胜在提供类似流体密集分布的众多探测点,这为航天轨道动力学学科提出新的研究问题。本项目在此背景下研究航天器在小行星飞掠前后的自然和受控捕获动力学用以生成地-星转移轨迹,并以此为基础研究完成小行星捕获的集群航天器间相对构型有界性、维持及重构控制等微观行为,以及双曲线型引力场下集群密度演化和密度操控等宏观行为等科学问题。项目完成后,将有助于扩展航天动力学与控制领域的研究范围,并为我国未来大规模开发小行星供动力学理论、计算依据和关键技术支撑。

结项摘要

项目以从地球近旁飞掠的小行星多点分时原位探测为背景,以为我国未来大规模开发小行星提供动力学理论、计算依据和关键技术支持为目标,进行了相应的航天器动力学和集群研究,主要涉及以下三个方面:1)小行星飞掠前后自然和受控捕获动力学;2)小行星附近编队飞行的相对轨道微观演化与控制;3)小行星附近编队飞行的集群密度宏观演化与操控。项目取得了一些创新性成果:1)揭示了非圆型限制性三体问题平动点的动力学结构,发现了三体系统新的静态分叉和动态分叉现象,提出了平动点附近运动的高阶近似解构造方法,提出了基于同/异宿连接的低能量转移和捕获构造方法。2)揭示了自然相对不变轨道的存在性,提出了基于保Hamiltonian结构的受控相对不变轨道构造方法,提出了多类型保Hamiltonian结构控制器的构造方法,实现了小行星附近编队飞行的控制与维持。3)提出了基于偏微分方程的集群密度宏观描述方法,构建了基于偏微分密度模型的集群操控方法,提出了航天器集群/编队低能耗重构策略实现和最优重构路径选择的方法。项目共发表SCI期刊论文29篇,申请专利7项,出版学术专著1部,获评省部级奖励2项,参研硕博研究生15人,实现成果转化2项,项目组完成了所有预定的研究目标。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Design concept for In-Drag Sail with individually controllable elements
具有独立可控元件的拖曳帆的设计理念
  • DOI:
    10.1016/j.ast.2019.04.016
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Aerospace Science and Technology
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Qu Qingyu;Xu Ming;Luo Tong
  • 通讯作者:
    Luo Tong
Application of Lagrangian coherent structures to Coulomb formation on elliptic orbit
拉格朗日相干结构在椭圆轨道库仑形成中的应用
  • DOI:
    10.1007/s11071-020-05968-x
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nonlinear Dynamics
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Lin Mingpei;Zheng Yaru;Xu Ming
  • 通讯作者:
    Xu Ming
Formation Flying on Elliptic Orbits by Hamiltonian Structure-Preserving Control
哈密​​顿结构保持控制在椭圆轨道上编队飞行
  • DOI:
    10.2514/1.g002141
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Guidance, Control, and Dynamics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xu Ming;Liang Yuying
  • 通讯作者:
    Liang Yuying
Heliotropic frozen orbits design for high area-to-mass ratio spacecraft
高面积质量比航天器向日冷冻轨道设计
  • DOI:
    10.1117/1.jatis.5.3.036003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Luo Tong;Xu Ming;Colombo Camilla
  • 通讯作者:
    Colombo Camilla
Dynamics in the controlled center manifolds by Hamiltonian structure-preserving stabilization
通过哈密顿保结构稳定控制中心流形的动力学
  • DOI:
    10.1016/j.chaos.2018.05.006
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chaos Solitons & Fractals
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    Luo Tong;Xu Ming;Dong Yunfeng
  • 通讯作者:
    Dong Yunfeng

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其他文献

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    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
    Sadel
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    山本常則;吉田晋;徐明;友近忍;中上裕有樹;鈴木伸明;硲彰一;永野浩昭
  • 通讯作者:
    永野浩昭
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    山本常則;吉田晋;徐明;友近忍;中上裕有樹;鈴木伸明;硲彰一;永野浩昭
  • 通讯作者:
    永野浩昭
アストロサイトにおける甲状腺ホルモンおよびリポ多糖(LPS)の影響
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 作者:
    岩崎俊晴;徐明;下川哲昭;Sadel
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住民の意識調査にみる秋田県旧鷹巣町の『福祉による町興し政策』の初歩的検証
秋田县旧高须町“福利城镇振兴政策”的居民意识调查初探
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    徐明
  • 通讯作者:
    徐明

其他文献

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徐明的其他基金

太阳帆悬浮拟周期轨道的非线性动力学和控制研究
  • 批准号:
    11172020
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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