本书立足学科交叉视角，采用统一框架阐释天体力学与航天动力学，既涵盖经典理论体系，亦收录前沿突破，通过层次递进的论述构建完整知识脉络。书中以严谨的数学语言系统梳理天体力学与航天动力学的基础架构与关键问题，在保持学术深度的同时兼顾叙述的连贯性，力求展现当代研究成果与发展趋势。这种融通古典与现代的阐述方式，不仅揭示了两大领域的核心挑战与未来图景，更为相关研究者提供了全新的方法论视角。

更多科学出版社服务，请扫码获取。

国家优秀青年科学基金项目"空间态势感知轨道识别"，编号12222213

目录
中译本序言
Preface to the Chinese translation
原书序
原书前言
原书致谢
第1章 绪论 1
1.1 定义 1
1.2 历史 1
1.3 圆锥曲线特性 3
1.3.1 椭圆，01.3.2 抛物线，e=1 4
1.3.3 双曲线，e>1 6
1.4 天文背景知识 7
1.5 稳定性和混沌 8
1.5.1 三体问题 9
1.5.2 太阳系 9
1.5.3 共振、奇点和正则化 9
1.6 稳定性确定 10
1.6.1 庞加莱截面 10
1.6.2 希尔稳定性 10
1.6.3 Lyapunov时间 11
1.6.4 Kolmogorov-Arnold-M？ser定理 11
1.6.5 航天器轨道稳定性 12
1.7 混沌确定 13
1.8 观测数据 14
1.8.1 子午环 14
1.8.2 照相 15
1.8.3 雷达观测 15
1.8.4 激光测距 15
1.8.5 甚长基线干涉测量 15
1.8.6 CCD 16
1.8.7 光学干涉测量 17
1.8.8 巡天 17
1.8.9 GNSS 18
1.8.10 卫星观测 19
参考文献 19
第2章 矢量 21
2.1 简介 21
2.2 标量积 23
2.3 矢量积 24
2.4 三重标量积和三重矢量积 24
2.5 矢量速度 25
2.6 坐标轴旋转 26
2.7 角速度 28
2.8 旋转轴 28
2.9 标量的梯度 32
2.10 动量和能量 32
2.10.1 简谐运动 36
2.10.2 平方反比场中的线性运动 36
2.10.3 傅科摆 37
参考文献 38
第3章 参考系和相对论 39
3.1 参考系 39
3.2 相对论坐标系 40
3.2.1 牛顿坐标 40
3.2.2 相对论坐标 41
3.2.3 ICRS,BCRS,GCRS 42
3.2.4 测地线进动和章动 43
3.3 参考架 43
3.3.1 天球参考架 44
3.3.2 CIP和CIO 44
3.3.3 二分差 46
3.3.4 零点差 46
3.3.5 地球参考架 47
3.3.6 地球中间零点 47
3.3.7 ECEF,ECI,ECR 49
3.3.8 卫星大地测量 49
3.3.9 GNSS参考系 50
3.4 时间尺度 51
3.5 坐标系 53
3.5.1 原点和平面 54
3.5.2 地平线参考系 54
3.5.3 地心坐标 54
3.5.4 大地坐标 55
3.5.5 地理坐标 55
3.5.6 天文坐标 57
3.6 地球运动学 57
3.6.1 地球指向 57
3.6.2 岁差 57
3.6.3 章动 58
3.6.4 极移 59
3.7 观测效应 59
3.7.1 光行差 59
3.7.2 自行 61
3.7.3 径向速度 61
3.7.4 视差 61
3.7.5 折射 62
3.7.6 相对论性光偏转 62
3.7.7 空间运动 63
3.7.8 潮汐效应 63
3.8 GCRS中地球卫星的运动方程 64
参考文献 65
第4章 中心引力运动 68
4.1 引言 68
4.2 面积律 68
4.3 线速度和角速度 69
4.4 角动量和能量的积分 70
4.5 轨道方程 72
4.6 平方反比定律 73
4.6.1 偏心率矢量 78
4.6.2 从轨道到力的定律 79
4.7 对轨道方程的爱因斯坦修正 79
4.8 牛顿定律的普遍性 81
参考文献 82
第5章 二体问题 83
5.1 引言 83
5.2 经典轨道根数 83
5.2.1 瞬时轨道根数 85
5.2.2 非奇异轨道根数 85
5.3 质心运动 85
5.4 相对运动 86
5.5 面积积分 88
5.6 位置速度转换为轨道根数 89
5.7 运动的特性 91
5.8 万有引力常数 92
5.9 开普勒方程 93
5.9.1 级数展开 95
5.9.2 差分法 95
5.10 椭圆轨道中的位置 96
5.11 抛物线轨道上的位置 97
5.12 在双曲线轨道上的位置 98
5.13 在天球上的位置 100
5.13.1 日心坐标 100
5.13.2 地心坐标 103
参考文献 104
第6章 轨道确定 105
6.1 简介 105
6.2 已知径向矢量 105
6.3 拉普拉斯方法 108
6.4 高斯方法 114
6.5 兰伯特定理 118
6.6 抛物线轨道及Olber方法 120
6.7 圆形轨道 123
参考文献 123
第7章 n 体问题 125
7.1 引言 125
7.2 运动方程 125
7.3 角动量积分，或称面积积分 127
7.4 能量积分 130
7.5 三体问题的稳定解 131
7.6 泛化至n体问题 136
7.7 相对运动方程 137
7.8 能量积分和受力函数 140
参考文献 141
第8章 限制性三体问题 142
8.1 引言 142
8.2 运动方程 142
8.3 雅可比常数 144
8.4 零速度曲线 145
8.5 拉格朗日点 148
8.6 拉格朗日点附近的运动稳定性 152
8.7 希尔限制性三体问题 158
8.7.1 运动方程 159
8.7.2 希尔运动方程 161
8.7.3 周期轨道族 161
参考文献 170
第9章 数值方法 171
9.1 差分与求和 171
9.2 插值 172
9.3 拉格朗日方法 173
9.4 求导 177
9.5 积分 178
9.6 微分方程 179
9.7 误差 181
9.8 数值积分 183
9.9 Runge-Kutta数值积分方法 188
9.10 数值积分中的误差积累 190
9.11 轨道数值积分 191
9.11.1 Cowell方法 192
9.11.2 Encke方法 193
9.11.3 Cowell和Encke方法的对比 196
9.12 原点在质心的方程 197
9.13 使用太阳增广质量的积分 198
参考文献 199
第10章 正则方程 200
10.1 引言 200
10.2 方程的正则形式 202
10.3 消除时间依赖 203
10.4 正则方程组的积分 203
10.5 变量的正则变换 204
10.5.1 必要条件 204
10.5.2 充分条件 205
10.6 正则方程转换的实例 207
10.6.1 通过生成函数实现变量转换 207
10.6.2 Qj的共轭变量 208
10.7 雅可比定理 208
10.8 二体问题的正则方程 210
10.9 雅可比理论在二体问题中的应用 211
10.9.1 常数a的含义 212
10.9.2 Qi的共轭变量 214
10.9.3 在一般问题中的应用 215
10.10 Delaunay变量 216
10.11 拉格朗日方程 217
10.12 小偏心率和小倾角 220
10.12.1 小偏心率 220
10.12.2 小倾角 220
10.12.3 普适变量 220
参考文献 221
第11章 一般摄动理论 222
11.1 引言 222
11.2 参数变易法 222
11.3 拉格朗日括号的性质 230
11.4 拉格朗日括号的评估 231
11.5 摄动方程的解 236
11.6 情形一：沿位置矢量的径向、横向和正交分量 238
11.7 情形二：沿位置矢量的切向、法向和正交分量 241
11.8 三体问题 243
11.8.1 因子(r/r＇)2 245
11.8.2 因子P？(cosφ) 246
11.9 地月系统 250
11.10 高阶引力势能 255
11.11 大气阻力 257
11.12 摄动运动的正则化 258
参考文献 261
第12章 围绕扁球体的运动 264
12.1 引言 264
12.2 轴对称引力场 264
12.3 赤道运动 265
12.3.1 轨道角和径向轨道周期 267
12.3.2 新的轨道根数 270
12.3.3 开放轨道和逃逸速度 271
12.3.4 圆轨道 272
12.4 Cid-Lahulla接近方法 273
12.4.1 极结点坐标 273
12.4.2 Cid-Lahulla径向中介模型 274
12.4.3 与 Brouwer近似法的比较 278
12.5 Cid-Lahulla引力势函数中运动的解 278
12.5.1 求解的主要步骤 281
12.5.2 新的独立变量 284
参考文献 287
第13章 半解析轨道理论 288
13.1 引言 288
13.2 预备知识 289
13.3 半解析模型 291
13.3.1 地球形状摄动的带谐项部分 291
13.3.2 二阶效应 294
13.3.3 地球形状摄动的田谐项部分 296
13.3.4 大气阻力 303
13.4 冻结轨道 306
13.5 太阳同步轨道和回归轨道 310
13.6 地球静止轨道 312
13.6.1 轨道面内运动 315
13.6.2 轨道面外运动 316
13.6.3 平均解 318
13.6.4 摄动问题 320
参考文献 325
第14章 轨道控制 328
14.1 引言 328
14.2 动力系统稳定性与控制 328
14.3 脉冲与连续机动 330
14.4 引力辅助机动 332
14.4.1 多次引力辅助 332
14.4.2 衔接规则 333
14.5 轨道优化 336
14.5.1 静态优化 336
14.5.2 动态优化 337
14.6 线性轨道控制 339
14.7 低轨控制 346
14.7.1 轨道高度修正 346
14.7.2 冻结轨道控制 347
14.7.3 太阳同步轨道控制 348
14.7.4 回归轨道控制 350
14.8 静止轨道控制 351
14.8.1 南北位保 351
14.8.2 东西位保 351
14.8.3 偏心率修正 353
14.9 轨道非线性反馈控制 354
14.10 常值连续推力轨道控制 357
14.11 连续推力控制器的比较 360
参考文献 362
第15章 最优脉冲轨道转移 364
15.1 引言 364
15.2 修正的霍曼转移 364
15.3 修正的双椭圆和双抛物线转移 374
15.3.1 定义 374
15.3.2 修正的双椭圆转移 375
15.3.3 修正的双抛物线转移 380
15.4 比较修正的双抛物线转移和修正的霍曼转移 381
15.4.1 双椭圆转移 383
15.4.2 双抛物线转移 385
参考文献 387
第16章 轨道数据处理 388
16.1 引言 388
16.2 最小二乘法原理 388
16.3 最小二乘法 391
16.4 正交多项式 392
16.5 切比雪夫级数 394
16.5.1 切比雪夫近似 394
16.5.2 其他多项式近似值 397
16.6 傅里叶近似：连续范围 398
16.7 傅里叶近似：离散范围 401
16.8 最优多项式插值 405
16.9 切比雪夫插值 407
16.10 幂级数的缩减 409
16.11 递归滤波 412
16.12 平方根估计 414
16.12.1 初始条件和参数值 415
16.12.2 非受控轨道及单次运行 417
16.12.3 非受控轨道，蒙特卡罗仿真 420
16.12.4 冲动机动 423
16.12.5 连续推力 423
参考文献 427
第17章 空间碎片 429
17.1 引言 429
17.2 SGP4递推器和 TLE 431
17.3 确定碎片大小 432
17.4 最接近时刻 432
17.5 碰撞概率 434
17.6 计算所需的Δv 436
参考文献 437
第18章 人物、进展与展望 440
18.1 人物与进展 440
18.2 展望未来：系外行星 444
18.2.1 历史 444
18.2.2 观测 445
18.2.3 系外行星的类型 447
18.2.4 轨道确定 448
18.2.5 行星系统 448
18.2.6 宜居带 449
18.2.7 观测计划 449
参考文献 449
参考书目 452
索引 455