3.3.4 轨道设计结果分析
太阳帆探测器从发射开始到开展主带小行星探测，需要经过几个不同重要阶段，而在不同的阶段将有不同的重点任务需要完成。
（1）发射段：由运载器直接送入地球逃逸轨道，主要完成初始速率阻尼、对日定向、充气展开、气瓶分离、天线展开等动作。
（2）转移阶段：探测器沿预定轨道飞行，与地球的距离变化范围为0～55 000万km，飞行时间2 475天，飞行期间太阳帆进行姿态微调。
（3）飞越小行星阶段：在探测器飞向主带小行星的过程中，离开地球约860天后将会接近小行星1219 Britta不超过1 000万km，并于2024年10月23日距1219 Britta最近，最近距离4 621 km，相机开启，1 000万km内飞越过程中可持续拍照时间约400天。离开地球约1 680天后将会接近第二颗小行星1831 Nicholson，并于2026年12月13日与1831 Nicholson距离最近，最近距离11 337 km，相机开启，1 000万km内飞越过程中可持续拍照时间约300天。
（4）任务阶段：2028年9月27日太阳帆探测器与主探测目标4 Vesta（灶神星）交会，进入伴飞轨道运行，科学载荷展开对目标的观测任务；期间与地球的距离基本保持在46 000万km左右，姿态保持锥角α＝90°。
1.转移飞行过程分析
通过分析整个转移轨道飞行过程中需求的姿态角随时间的变化历程，可见控制角均为连续变化，其中锥角α的变化范围为0°～80°，而转角δ的变化范围覆盖整个区间，为0°～360°，如图3-17、图3-18所示。
图3-17 太阳帆飞行中控制角α随时间变化曲线
图3-18 太阳帆飞行中控制角δ随时间变化曲线
2.飞行过程中太阳帆的帆面法向定向分析
由以上的控制角变化情况，即可知道太阳帆在飞行过程中的对日定向，若将太阳帆的帆面法向量在飞行轨迹中标示出，则可直观看出太阳帆在空间中各时刻的姿态情况，如图3-19所示，给出了太阳帆每间隔10天的标称帆面法向量情况（也是太阳帆在该时刻受到的光压推力方向），而理想的太阳帆的帆面则时刻垂直于该向量。可看出太阳帆的姿态是连续平缓变化的，并且箭头的方向、大小和稀疏分布情况反映了不同的姿态变化特性。
图3-19 太阳帆的帆面法向定向（书后附彩插）
对应的姿态角速度的时间历程如图3-20所示。
图3-20 太阳帆飞行中姿态角速度随时间变化曲线
角度率不连续是由于控制率的变化，即使得太阳帆在30天内匀速调整姿态角，以保证由轨道飞行的上阶段最优控制率调整到下阶段最优控制率需要的初值，角速度可以不连续，只要保证控制角大小连续变化即可。考察最大控制角速度的值，可以看出锥角α最大角速度约为2°／天，转角δ最大角速度约为7°／天。