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World File Search System地月
通过模拟太空测量确定和跟踪地月轨道
随着政府和商业航天公司重新关注月球和地月空间，了解在这一空间内航天器和碎片物体的跟踪效果至关重要。这对于主动卫星的空间领域感知 (SDA) 和不受控制物体的飞行安全都很重要。地球轨道上有数以万计的可跟踪物体，而地月空间中的物体可能只有数十个，但地球轨道也是一个传感器非常丰富的环境。各国和各公司花了几十年时间建造跟踪轨道上物体的基础设施。地月空间尚不存在这种基础设施，近年来，研究人员和航天器操作员已开始采用光学跟踪等被动方法来解决地月 SSA 问题。通过地面或空间光学测量估计 GEO 上的航天器状态是一个经过深入研究的问题，并由多家公司和机构实际执行。鉴于低信噪比 (SNR) 观测、月球排斥角、短数据弧和非线性动力学等挑战，在地月空间进行空间跟踪是一个更新颖的问题，这些挑战强调了大多数跟踪滤波器的基本假设和简化。在本研究中，两个地月航天器之间产生角度测量，并根据光学传感器的实际值添加随机角度噪声。这些噪声测量在顺序滤波器中处理，以细化驻留空间物体 (RSO) 随时间变化的 6 维状态和协方差。
地月周期轨道在空间领域感知方面的初步可行性评估
当应用于地月轨道模式时，利用经典的地面和/或太空传感器在近地空间执行空间领域感知 (SDA) 变得越来越困难。因此，地月周期轨道被提出作为填补这一能力空白的一种手段。虽然周期轨道有许多用途，但这项工作评估了各种地月周期轨道在样本 SDA 任务架构中的有效性。具体而言，对地月空间内几种不同类型的周期轨道进行了建模，以评估它们在跟踪/监视围绕 L1 拉格朗日点的 Lyapunov 轨道上均匀分布的两颗假想卫星方面的各自有效性。所分析的轨道是在圆形限制三体问题 (CR3BP) 中建模的。还介绍了在过渡到双圆限制四体问题 (BCR4BP) 时保持相同轨迹所需的推进剂。为了比较从 CR3BP 过渡到 BCR4BP 等更高保真度模型时的轨道维护成本，我们寻求实施多种动力学模型。概念性空间对空间传感器用于确定 SDA 任务周期轨道几何的限制，该限制与范围、能力和太阳/地球/月球排斥角有关。视觉星等用于确定目标是否可见。结果列表与地月 SDA 最有效周期轨道的建议一起呈现。
地月空间交通管理
空间交通管理 (STM) 和空间态势感知 (SSA) 在近地区域得到了积极的研究和应用。然而，包括武装部队和商业利益在内的航天事业正在向地月区域扩张，从而产生了对地月领域 STM 和 SSA 的需求。本文展示了实现全面地月 SSA (CSSA) 的实际步骤，目的是建立对整个地月区域的监视。为此，研究了地月 2:1 共振轨道的适用性。该轨道系列允许在不到 20 圈的时间内构建覆盖整个地月区域的周期性轨道。使用地面传感器，可以对轨道进行覆盖观测。月球地面传感器带来的好处不大。不确定性传播和轨道测定表明，2：1 共振轨道非常适合这样的星座，并且比地月区域的许多其他经典轨道具有更好的轨道特性。
地月自主定位系统技术操作和导航实验 (CAPSTONE) 任务
CAPSTONE 是…… • 一颗 12U 立方体卫星，将作为第一颗进入近直线晕轨道 (NRHO) 的航天器，该轨道的目的地是 Gateway，Gateway 是 NASA 的 Artemis 计划的一部分，是绕月前哨。 • 预计将成为第一个在地月空间飞行的立方体卫星。 • 计划使用自己的推进系统耗时 3 个月到达月球周围的目标目的地。 • 计划绕月球这一区域运行至少六个月，以了解轨道特性并进行技术演示。 • 通过验证创新导航技术和验证 NRHO 的动态，帮助降低未来航天器的风险。 • 计划于 2021 年搭载 Rocket Lab Electron 火箭发射。
AAS 21-290 地月空间情境...
空间态势感知 (SSA)，有时也称为空间领域感知 (SDA)，可以理解为对特定区域内所有物体的全面了解的总结性术语，而不必与这些物体直接通信。空间交通管理 (STM) 作为一个外推术语，正在应用 SSA 知识来管理该区域以实现可持续利用。这三个术语传统上都适用于近地空间领域，通常从低地球轨道 (LEO) 扩展到超地球静止轨道 (hyper-GEO)，感兴趣的物体是轨道运动中的物体，其主要天体动力学项是地球的中心引力势。空间交通管理 (STM) 旨在设计解决方案、方法和协议，以便以一种可持续利用空间的方式管理空间整流罩。因此，SSA 和 SDA 为 STM 提供了知识基础，这些领域紧密交织在一起。
利用周期性和准轨道的地月转移设计...
本研究重点是在四体问题的背景下研究利用太阳引力进入月球区域的低能量传输轨迹。具体来说，我们探索了双圆限制四体问题 (BCR4BP) 中的动力学结构。BCR4BP 是一种有用的模型，可用于在地球-月球和太阳-地球系统的复杂动力学都很重要的情况下进行初步轨迹设计。该模型在一个模型中包含了太阳、地球和月球的引力，同时降低了星历表模型中增加的扰动带来的复杂性。我们研究了 BCR4BP 中周期和准周期轨道的存在性和稳定性。庞加莱图表示来自这些轨道的流形结构信息，并允许构建纯弹道低能量传输到月球区域。这项研究的结果表明，利用 BCR4BP 中的动态结构有助于在地月空间中构建复杂的低能量传输。将这三个物体的引力纳入一个模型中，可以在设计过程中提供直观的理解。此外，展示这种设计策略在构建多种类型的地月轨道传输方面的灵活性可能会为未来的设计提供参考。
地月周期轨道族和预期观测特征
由于受月球引力的影响，地月空间物体的轨道是非开普勒轨道，无法通过一组简单的特征进行一般参数化。从地球上看，物体也更暗淡，移动速度相对较慢；预计探测和跟踪都会更加困难。在本文中，我们从地球和月球上假设的地面传感器的角度，回顾了一组可能的轨道及其预期的天文测量和光度特征。虽然可能存在多种轨道，但我们重点关注在会合框架中闭合（即周期性）并从平动点（圆形限制性三体问题的静止平衡）发出的特殊类型的轨道。我们研究了 31 个独立的元素周期轨道系列（Doedel 等人，2007 年），每个都是光滑流形。对于每个系列，我们生成一系列具有代表性的会合位置和速度，并基于多面卫星模型模拟预期的观测特征（例如赤经、赤纬、视星等）。在这项研究中，我们希望更好地了解遥感技术如何为地月空间中的航天器发挥作用，以支持下一代传感器架构，包括太空实验，例如 AFRL 的地月公路巡逻系统 (CHPS) 概念。
IAA-ICSSA-20-0X-XX 地月空间领域认知轨道设计
随着可机动飞行器和计划进入深空（即超越地球同步地球轨道（GEO））的飞行器越来越多，空间环境变得越来越拥挤，空间领域感知（SDA）和空间交通管理（STM）变得越来越具有挑战性。由于地球轨道卫星和地月轨道卫星之间的距离很大且观测几何有限，因此空间基地月领域感知任务的轨道设计是一个重要课题。必须为地月空间物体建立复杂的天体动力学模型，因为月球引力不能像在地球轨道飞行器动态模型中那样被忽略或视为地月物体跟踪动态模型的扰动。地月空间体系在天文学、行星际任务分级、月球探索和通信以及地球轨道插入等应用方面具有重要价值，因此越来越受到航天工业的关注 [1]。放置在地月共线拉格朗日点 L1 和 L2 的航天器可以避免地球和月球的重力井、表面环境问题以及人造和天然空间碎片。这些航天器需要较低的驻留推进剂（每秒厘米级），并且可以在 L1 和 L2 之间或地月空间和日地空间之间飞行 [2]。
