循环轨道(Cycler Orbit)
本文作者:天疆说
定义
循环轨道是周期性往返于地球和月球之间、在两者附近绕飞而不停留的轨道;其本质是地月限制性三体问题下往返地月间的一类周期轨道(彭坤、杨雷 2018)。面向任务需求,工程上可采用共振型循环轨道——轨道周期与地月系统周期成固定比例、近地点与近月点高度较低(注意共振是工程选择,不是本质属性)。同一概念在中文文献的另一译名是「地月周期重访轨道」(杨雷等 2013)。
典型参数与稳定性
彭坤、杨雷 2018 的 CYCLER 轨道:周期约 14 天,与月球会合周期约 28 天(每 28 天内一个 14 天周期与月球会合);远地距约 48.4 万千米、近地距约 1.07 万千米;倾角 28°,轨道近似关于地月连线对称且处于月球轨道面内;GMAT 推演 10 个周期(140 天)运行稳定。
共振循环轨道
共振循环轨道按 p:q = 月球圈数 : 航天器圈数定义(Liang 2016,引 Casoliva 2010):1:2 即月球转一圈、航天器转两圈,二体初值约 13.66 天、微分修正后约 14 天。生成方法为二体初值猜测加微分修正与延拓,一个初值只生成一条;可推广至 1:2n。由对称性,1:2 共振循环轨道的近月点在旋转系月球后方的 y 轴上。
Geocycler(SSA 观测轨道)
DeCoster 2026 的地月态势感知架构选用七条 CR3BP 周期轨道,其中两条命名为 Eagle Geocycler(周期 27.5 天)与 Vulture Geocycler(70.5 天),作观测平台提供空间与几何多样性。它们与运输型循环轨道命名相似、用途不同,原文未建立两者的联系。
应用
CYCLER 空间站载人登月模式:每月 1 次登月窗口、可支持全月面登月;代价是反复穿越外辐射带、大椭圆轨道交会对接难度高,在六种模式评比中综合可靠性较低(彭坤、杨雷 2018)。共振循环轨道另用于 GEO 离轨与月球中继卫星系统(Liang 2016)。
术语变体对照
| 术语 | 含义 | 出处 |
|---|---|---|
| 地月周期重访轨道 | 循环轨道的中文另一译名 | 杨雷 2013 |
| 共振循环轨道(resonance cycler) | 周期与地月系统成整数比的循环轨道 | Liang 2016 |
| 1:2 共振循环轨道 | 月球一圈、航天器两圈,周期约 14 天 | Liang 2016 |
| Eagle / Vulture Geocycler | SSA 观测架构中的两条命名周期轨道 | DeCoster 2026 |
相关概念
参考文献
- 杨雷 等, 2013, 基于地月周期重访轨道空间站的载人月球探测方案设想
- Liang et al., 2016, The classification of cislunar trajectories and its applications in the Earth–Moon system
- 彭坤、杨雷, 2018, 利用地月间空间站的载人登月飞行模式分析(宇航学报 39(5):471–481)
- DeCoster et al., 2026, Building the future of cislunar surveillance: in-space assembly and manufacturing-enabled sensor architectures
