Capture Dynamics and Chaotic Motions in Celestial Mechanics: With Applications to the Construction of Low Energy Transfers

این کتاب یک رویکرد جدید انقلابی را برای تعیین مسیرهای کم انرژی برای فضاپیماها و دنباله دارها با بهره برداری از مناطقی در فضا توصیف می کند که در آن حرکت بسیار حساس (یا آشفته) است. همچنین یک متن مقدماتی ایده آل برای مکانیک سماوی، سیستم های دینامیکی و نجوم دینامیکی را نشان می دهد. ادوارد بلبرونو با گردآوری تحقیقات گسترده توسط دیگران با کار اصلی خود، که بیشتر آن جدید یا قبلاً منتشر نشده است، استدلال می کند که مناطقی که از حرکات آشفته حمایت می کنند، که مرزهای پایداری ضعیف نامیده می شوند، قابل تخمین هستند. اگرچه این روش تا همین اواخر بحث برانگیز بود، اما در واقع برای اولین بار در سال 1991 استفاده شد، زمانی که بلبرونو از مسیر جدیدی که بر اساس این نظریه توسعه یافته بود برای بازگرداندن یک ماهواره ژاپنی سرگردان در مسیر ماه استفاده کرد. این نرم افزار تأیید بزرگی از نظریه او ارائه می دهد، که نشان دهنده اولین کاربرد آشوب در سفرهای فضایی است.

از آن زمان، این نظریه در سایر ماموریت های فضایی مورد استفاده قرار گرفته است و ناسا در حال اجرای برنامه های کاربردی جدید تحت هدایت بلبرونو است. . استفاده از منیفولدهای ثابت برای یافتن مدارهای کم انرژی روش دیگری است که در اینجا به آن پرداخته می شود. کار اخیر بر روی تخمین مرزهای پایداری ضعیف و مناطق مرتبط نیز بینش ریاضی را در مورد حرکت آشفته در مسئله سه جسم به دست داده است. بلبرونو همچنین مکانیسم‌های مختلف دستگیری و گریز و انتقال رزونانس را در نظر می‌گیرد.

این کتاب با ارائه یک چارچوب نظری دقیق که هم پیشرفت‌های اخیر مانند نظریه Aubrey-Mather و هم اصول پایه‌گذاری شده مانند نظریه Kolmogorov-Arnold-Moser را در بر می‌گیرد، ارائه می‌کند. منبعی ضروری برای دانشجویان فارغ التحصیل و محققان در رشته های مربوطه و همچنین شاغلان در زمینه هایی مانند مهندسی هوافضا.

This book describes a revolutionary new approach to determining low energy routes for spacecraft and comets by exploiting regions in space where motion is very sensitive (or chaotic). It also represents an ideal introductory text to celestial mechanics, dynamical systems, and dynamical astronomy. Bringing together wide-ranging research by others with his own original work, much of it new or previously unpublished, Edward Belbruno argues that regions supporting chaotic motions, termed weak stability boundaries, can be estimated. Although controversial until quite recently, this method was in fact first applied in 1991, when Belbruno used a new route developed from this theory to get a stray Japanese satellite back on course to the moon. This application provided a major verification of his theory, representing the first application of chaos to space travel.

Since that time, the theory has been used in other space missions, and NASA is implementing new applications under Belbruno's direction. The use of invariant manifolds to find low energy orbits is another method here addressed. Recent work on estimating weak stability boundaries and related regions has also given mathematical insight into chaotic motion in the three-body problem. Belbruno further considers different capture and escape mechanisms, and resonance transitions.

Providing a rigorous theoretical framework that incorporates both recent developments such as Aubrey-Mather theory and established fundamentals like Kolmogorov-Arnold-Moser theory, this book represents an indispensable resource for graduate students and researchers in the disciplines concerned as well as practitioners in fields such as aerospace engineering.