前言

随着航天技术的发展和各种需求，从20世纪50年代世界上第一颗人造地球卫星上天以来，各种航天器相继升空，为了实现人们对太阳系及宇宙空间的深入了解，深空探测领域的各种航天活动也随之展开。继20世纪60年代末美国实现载人登月后，航天研究又逐渐向深空发展，参与深空探测的国家和地区也越来越多，如美国、俄罗斯、欧空局、日本等。我国在深空探测领域起步比西方国家晚了近50年，但随着2007年“嫦娥”探月一期工程的圆满完成，深空探测计划也在稳步推进。

为了适应我国深空探测事业发展的需求，相应的深空探测器轨道力学的研究工作也应加快步伐，尽快地追踪国际上的研究水平，为此，我们将30年来在该领域的研究成果进行整理，并融入了作者在教学工作中的经验与总结撰写成本专著。

尽管国内外航天界对“深空”的含义有不同的见解，但就太阳系中探测器在运行过程中的受力状况而言，不外乎有两类力学模型：一是只有一个主要力源的受摄二体问题；二是有两个主要力源的限制性三体问题。通常所说的卫星（如大行星的自然物象，人造地球卫星、月球卫星、火星卫星等）运动，就属于前一类，而其他探测器的运动（如月球探测器、火星探测器，小行星探测器等转移轨道段的运行轨道）则属于后一类。在此前提下，不妨也将有争议的月球探测列入深空探测范畴，这并不涉及对“深空”如何准确定义的问题。关于第一类以受摄二体问题为主线展开论述的卫星运动问题，已作为全套专著的第二本出版，即“卫星轨道理论与应用”。本书是作为全套专著的第三本，以限制性三体问题的研究成果及其在航天领域的应用展开论述，书名为“深空探测轨道理论与应用”。

本书具体内容的安排分为如下四个部分。

第1章至第5章系统阐明深空探测器在各运行阶段所涉及的轨道力学基础，包括处理探测器运行的数学模型和已获得的基本结论，为进一步深入研究深空探测器运行轨道的特征奠定理论基础。

第6章和第7章介绍深空探测中的一个热点问题——平动点的动力学特征及其附近周期和拟周期轨道的存在性和构造方法，与共线平动点有关的不变流形和“节能通道”的动力学机制，以及平动点所具备的动力学特征在深空探测中的应用前景。

第8章和第9章是论述我国正在和将要开展的月球、火星等探测中的轨道力学问题。

第10章是小行星探测的轨道问题。

书中公式和符号较多，同一符号在不同公式中可能有不同含义，但为了需要，同一量在不同公式中可能又用不同的符号表示。然而，对于最常用的量，将尽量保持用同一符号表示，特别注意与本书涉及的全套专著的另三本书的统一表达形式，而且尽可能采用国际学术界在本学科领域中习惯采用的符号，便于读者查阅有关原始文献。

本书是根据南京大学天文系30多年来开设的研究生专业课程的自编教材（南京大学研究生重点建设教材《轨道力学》），2012年出版的“深空探测器轨道力学”和多项研究工作的积累而写成。作为本书的另一位作者——我的学生侯锡云博士，近年来在这一领域（特别是限制性三体问题的平动点动力学方面）做出了很出色的工作，包括他的优秀博士论文（平动点的动力学特征及其应用，获教育部、国务院学位委员会批准的“2011年全国优秀博士学位论文”奖），深得国内外同行的重视，并参与了第6至第10章的撰写。

这里还要特别感谢上海天文台的叶叔华院士，是她于21世纪初和2004年先后引荐我们参与了国家有关深空探测工程的先期论证工作，促进了本研究团队在深空探测轨道力学领域研究工作的深入，为本专著的撰写起了极其重要的推动作用。

刘林