有动力月球借力（Powered Lunar Flyby, PLF）

本文作者：天疆说
本站地址：https://cislunarspace.cn

定义

有动力月球借力（Powered Lunar Flyby, PLF）是一种结合月球引力借力与主动推力的轨道转移方式。其核心思想是在航天器飞越月球的近月点（Perilune）处施加一个推进脉冲，从而在借力过程中实现更精确的能量和轨道控制。

与传统的无动力月球借力相比，PLF 通过在近月点施加额外脉冲，可以：（1）提高能量转化效率，使借力效果最大化；（2）避免航天器在借力后逃逸出地月系统；（3）精确控制转移轨道的终态，使之满足目标轨道的入轨条件。

基于 PLF 的 LEO 至 DRO 转移采用三脉冲架构：

\Delta v_{\text{total}} = \Delta v_1 + \Delta v_2 + \Delta v_3

其中：

$\Delta v_1$ ：LEO 离轨脉冲——在低地球轨道上施加，将航天器从 LEO 送入地月转移轨道。该脉冲决定了转移轨道的 C3 能量和飞向月球的几何构型。
$\Delta v_2$ ：近月点机动脉冲——在月球借力的近月点处施加，是 PLF 方案的核心脉冲。该脉冲的大小和方向决定了借力效果，直接影响转移轨道的后半段形状。
$\Delta v_3$ ：DRO 入轨脉冲——在到达目标 DRO 的近月点附近施加，将航天器从转移轨道送入目标远距离逆行轨道。

魏赞等（2026）的研究表明，基于 PLF 的 LEO-DRO 转移轨道可按照航天器在月球附近的运动方向和速度变化分为四类：

逆行加速（Retrograde Acceleration, RA）：航天器在月球附近沿逆行方向运动，近月点脉冲施加后速度增加。此类转移的 $\Delta v_2$ 方向与运动方向相同，借力后能量显著增加。
逆行减速（Retrograde Deceleration, RD）：航天器在月球附近沿逆行方向运动，近月点脉冲施加后速度减小。此类转移利用减速借力降低能量，使航天器更易被 DRO 捕获。
顺行加速（Prograde Acceleration, PA）：航天器在月球附近沿顺行方向运动，近月点脉冲加速。此类转移结合了顺行飞越和加速借力的特点。
顺行减速（Prograde Deceleration, PD）：航天器在月球附近沿顺行方向运动，近月点脉冲减速。此类转移的 $\Delta v_2$ 可有效降低进入 DRO 所需的入轨脉冲。

三脉冲转移的总 $\Delta v$ 是衡量方案效率的核心指标。优化目标通常为：

\min \; \Delta v_{\text{total}} = \Delta v_1 + \Delta v_2 + \Delta v_3

优化变量包括 LEO 出发时刻、转移轨道的初始状态、近月点脉冲参数以及 DRO 入轨点参数。由于问题的高度非线性，通常采用全局优化算法（如差分进化、粒子群优化）结合局部梯度优化进行求解。

与纯引力借力相比，PLF 的优势在于：

PLF 方案在以下任务场景中具有重要应用价值：

魏赞等, "地月远距离逆行轨道族月球借力转移入轨研究", 2026.
Koon W S, Lo M W, Marsden J E, Ross S D, "Dynamical Systems, the Three-Body Problem and Space Mission Design", 2011.
Parker J S, Anderson R P, "Low-Energy Lunar Trajectory Design", JPL Deep Space Communications and Navigation Series, 2014.