本项目是基础研究，属于航天科学、天体力学和控制理论交叉学科领域。

随着天文观测对三小行星系统、冥王星六体系统的发现以及国际深空探测任务的发展，对由多个不规则小天体组成的复杂多星系统开展动力学建模和动力学机制的研究已成为国际天体力学、深空探测动力学的核心任务之一，同时也是国际深空探测与采样返回任务的重大需求。

本项目针对小天体探测中三小行星系统、冥王星六体系统等多天体系统中的动力学问题开展研究。

项目创新工作可总结为一条主线、三个基本点、一套计算方法。

项目以寻找守恒量为主线，以平衡点稳定性与拓扑类型、小天体引力场中的秩序与混沌、周期轨道的拓扑类型与分岔的研究为三个基本点。

一套计算方法包括：提出了小天体引力场中平衡点和表面平衡点的数值计算方法，提出了变尺寸N-body模型填充小天体几何外形的方法对不规则小天体的表面特殊地形地貌进行建模，创新发展了使用软球离散元模型来计算小天体表面接触力的算法。

小天体是太阳系形成的残余碎片，是流星体、陨石和落入地球表面的尘埃的主要来源。

本项目研究对于探测研究太阳系早期形成过程中的原行星盘、理解太阳系小天体的形成机制、探索双星系统与三星系统的起源与演化等行星科学领域的具有重要的意义，对于帮助我们理解一般的银河系乃至河外星系中恒星系统内部不规则小天体的形成与演化也具有重要的参考价值，对于深空小天体探测轨道设计具有重要的理论指导价值。

本项目主要从以下五个方面开展了研究： 1.研究了不规则天体引力场中平衡点附近的动力学规律，导出了质点相对平衡点的线性化运动方程与特征方程，建立了轨道与测地线的联系，给出了平衡点的稳定性的结论，揭示了局部流形及子空间的结构、周期轨道族等的数量等之间的联系。

建立了一个度量，在该度量下质点相对强不规则体的轨道是流形在等能量超曲面上赋予了该度量的测地线，反之，流形在等能量超曲面上赋予了该度量的测地线是质点相对强不规则体的轨道。

根据平衡点附近的流形结构对非退化平衡点进行了分类，包括1种线性稳定情形、4种非共振的不稳定情形和3种共振情形。

发现了小天体参数变化下平衡点的Hopf分岔。

相关理论应用到4个小行星216 Kleopatra、1620 Geographos、4769 Castalia和6489 Golevka中，研究了这4个小行星的星体外的平衡点的位置、稳定性以及附近的动力学行为。

2.研究了不规则天体引力场中的大范围周期轨道。

揭示了特征乘子的不同分布决定了子流形、轨道类型以及相图上动力学行为的相异的规律。

给出了旋转强不规则天体引力场轨道的拓扑分类和稳定性；发现共有34种不同的拓扑类型。

将相关理论结果应用到具体的小行星216 Kleopatra、243 Ida和6489 Golevka附近的大范围周期轨道的分析与计算中。

3.得出了任意不规则自旋体的任意光滑表面与非光滑表面两种情形下的表面平衡附近的局部动力学方程和表面平衡的特征方程。

给出了一个有关表面平衡线性稳定的充分条件。

提出并证明了一个限制所有非退化表面平衡点个数的守恒量。

该守恒量可以决定表面平衡的特征值分布。

指出任意不规则自旋体来说，其非退化表面平衡的个数永远是偶数，且在参数变化下只能从一个偶数变为另一个偶数。

4.研究了多个不规则小天体组成的系统的引力场中的动力学行为，推导了一般的不规则N体系统的动力学方程，给出了多小行星系统的平衡、部分引力锁定和自旋-轨道锁定的成立条件，发现由n个天体组成的系统的相对平衡条件包含12n?9个方程。

给出了一般双小行星系统和简化的大尺度比双小行星系统的动力学的若干特征，包括简化的大尺度比双小行星系统的共有的有效势、以共有的有效势表示的系统的动力学方程、相对平衡附近的线性化方程与特征方程，一般双小行星系统相对平衡状态的个数满足的守恒量，相对平衡之间的相互湮灭规律。

推导了任意多个不规则天体组成的系统中的动力学方程的惯性系形式和固连系形式。

建立了一般的多小行星系统的平衡状态、部分引力锁定和自旋-轨道锁定的成立条件。

5.提出了一套多小天体系统动力学数值计算方法。

使用N-body模型来对不规则小天体的引力场和几何外形进行建模，对于表面特殊地形地貌进行精确建模，使用微小的软球来覆盖表面从而近似表面的土壤和碎石颗粒。

此方法由于相互之间的引力和扭矩可以在不同天体上的点之间显式的求和计算，因此建模的时候很容易扩展天体的数量。

应用该套计算方法计算了5个三小行星系统(45) Eugenia、(87) Sylvia、(93) Minerva、(216) Kleopatra和(136617) 1994CC以及全六体系统(134340) Pluto-Charon的动力学构形中。

发现了这些系统中的若干动力学行为。

指出Pluto和Charon相互锁定的过程中，姿态角速度周期性变化，且Charon的姿态角速度的变化周期大于Pluto的姿态角速的变化周期。

本项目5篇代表作SCI论文他引43次。

出版了我国第一部系统介绍小行星探测器动力学的专著《小行星探测器轨道力学》。