蝴蝶轨道（Butterfly Orbit）

本文作者：天疆说

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定义

蝴蝶轨道是平动点轨道中的一类三维周期轨道族，又称 P2HO1 族：它从 L2 晕轨道族的 NRHO 区段经倍周期分岔产生（Grebow 2008、Zimovan-Spreen 2022）。轨道投影呈 8 字形，两瓣分处月球的 L1 侧与 L2 侧——即环绕月球、跨过其两侧，而不是连接 L1 与 L2 两个平动点（Zimovan-Spreen 2022）。名称即来自这一蝴蝶/8 字形态（Grebow 2008）。

与垂直轨道类似，蝴蝶轨道上的运动呈 8 字，但它环绕月球的近侧与远侧，几乎全周期可见月球南极（Grebow 2008）。

应用

• 极区覆盖：蝴蝶轨道与 6~7.2 天的 L2 晕轨道按 2:1 周期比组合，可构造月球南极覆盖星座（Grebow 2008 的算例为 14 天蝴蝶轨道 + 7 天晕轨道）。
• 转移初值：蝴蝶族的流形用于构造 NRHO↔DRO 脉冲转移，经 4:3 共振弧拼接的算例约 0.50 km/s、97 天（Zimovan-Spreen 2022）。
• 相位调整：蝴蝶族作为 NRHO 相位调整的停泊轨道候选策略之一参与比较（Bucchioni 2023）。
• 态势感知：南/北蝴蝶族被列为地月空间态势感知的候选观测员轨道族（Klonowski 2024）。

相关概念

• 晕轨道（Halo Orbit）
• 近直线晕轨道（NRHO）
• 垂直轨道（Vertical Orbit）
• 轴向轨道（Axial Orbit）

参考文献

• Grebow et al., 2008, Multibody orbit architectures for lunar south pole coverage
• Zimovan-Spreen et al., 2022, Dynamical structures nearby NRHOs with applications to transfer design in cislunar space
• Bucchioni et al., 2023, Phasing with near rectilinear halo orbits: design and comparison
• Klonowski et al., 2024, Cislunar space domain awareness architecture design and analysis for cooperative agents