x = radial(外向き)、y = along-track(速度方向)。黄●が初期位置、緑●がターゲット (原点)、赤線が接近軌跡、青矢印が Δv 方向。
$$\ddot{x} - 3n^2 x - 2n\dot{y} = a_x,\quad \ddot{y} + 2n\dot{x} = a_y,\quad \ddot{z} + n^2 z = a_z$$
Clohessy-Wiltshire 方程式。n=ターゲット軌道平均運動 (rad/s)、x=radial、y=along-track、z=cross-track。in-plane (x,y) は coupled、out-of-plane (z) は独立振動。
$$n = \sqrt{\frac{\mu}{a^3}},\quad a = R_\oplus + h,\quad T = \frac{2\pi}{n}$$
μ=398600.4418 km³/s²(地球重力定数)、R_⊕=6378.137 km、h=軌道高度。これから軌道周期 T と n が決まる。
$$\Delta v_1 = -\Phi_{rv}^{-1}\,\Phi_{rr}\,\mathbf{r}_0,\qquad \Delta v_{\text{total}} = |\Delta v_1| + |\Delta v_2|$$
状態遷移行列の閉解析解による2インパルス・ランデブー。第1機動 Δv₁ で初期位置 r₀ から目標 r_f=0 への軌道に乗せ、到達時の残存速度を第2機動 Δv₂ で打ち消す。