本文作者：天疆说
研究背景
低能转移轨道是地月空间任务的关键使能技术之一。传统的 Hohmann 转移需要约 3.2 km/s 的较大速度增量，而利用三体动力学中的不变流形结构可以显著节省燃料[138]。
低能转移的核心思想是利用平动点附近的动力学特性：在 CRTBP 框架下，平动点尤其是 L1 和 L2 周围存在一族周期或准周期轨道，如 Halo 轨道与 Lissajous 轨道，这些轨道的稳定与不稳定流形构成了相空间中的管道，可以自然连接不同的区域[125]。
关键技术
不变流形与转移轨道设计
- 稳定流形：沿稳定流形运动的轨道会自然趋近目标轨道
- 不稳定流形：沿不稳定流形运动的轨道会自然离开当前轨道
- 流形拼接：通过拼接出发轨道的不稳定流形和到达轨道的稳定流形，可以设计低能转移轨道
Lissajous中转站方案
利用Lissajous轨道作为中转站，可以实现更灵活的轨道设计：
- Lissajous轨道是准周期轨道，相比Halo轨道具有更大的振幅范围[119]
- 通过Lissajous轨道的流形网络，可以覆盖更广的转移需求
- 适用于地月L1/L2点的空间站、通信中继等任务场景
- 轨道遴选也延伸到空间天文任务，面向望远镜与星冕仪天文台的地月空间轨道勘测即为一例[239]
轨道优化方法
低能转移轨道的设计通常涉及多目标优化问题：
- 最小化总速度增量（Δv）
- 最小化转移时间
- 满足发射窗口约束
- 考虑轨道保持需求
常用方法包括打靶法、微分进化算法、多目标遗传算法等，乔琛远与杨乐平在地月L1点低能转移设计中即以四脉冲优化模型处理搜索空间大且极值众多的优化难题[82]。在真实星历模型下，长期任务轨道还可借助多重打靶拼接方法构建覆盖航天器寿命的参考轨道[144]。
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