双小行星系统是近地小天体中普遍存在的重要结构类型，其动力学行为对于行星防御、深空探测及资源开发具有重要意义。然而，由于小天体形状不规则以及轨道–姿态耦合效应显著，传统数值方法难以在长时间尺度上保持系统的几何结构与物理守恒量，限制了高精度动力学分析的发展。

本研究提出了一种适用于复杂空间动力学系统的高精度数值方法：1.为双小行星系统长期演化分析提供了可靠工具。2.为航天器在小天体附近的轨道设计与控制提供理论基础。3.推动了结构保持数值方法在空间动力学中的应用研究。

研究团队基于几何力学框架，采用李群方法构建了双哑铃小行星系统模型，并提出：1.基于李群SE(3)建模的轨道–姿态统一描述方法，避免了传统参数化奇异性问题。2.基于离散哈密顿原理构造的Hamel变分积分子，能够在离散层面同时保持辛结构、动量守恒与李群结构，自然继承系统的几何性质，从而在复杂二体问题中实现高精度与高稳定性的统一。

图 1 能量误差对比

图 2 正交误差对比

该研究工作得到国家自然科学基金项目（批准号：12232009，12372002）的资助。

第一作者：牛奔，6776永利集团物理学院2023级理论物理专业博士生，主要研究方向为小行星复杂动力学系统的几何结构保持数值方法研究。

通讯作者：刘世兴，博士，教授，博士生导师，6776永利集团物理学院副院长，6776永利集团空间科学与技术研究院副院长。主要从事动力学与控制方面的研究工作，主持国家自然科学基金面上项目3项，作为子课题负责人参与国家自然科学基金重点项目1项，主持完成省级科研课题多项，发表学术论文40多篇。目前担任中国力学学会动力学与控制专业委员会委员、分析力学专业组副组长，中国交叉科学学会常务副理事长兼副秘书长。

通讯作者：郭永新，工学博士，二级教授，博士生导师，兼任6776永利集团空间科学与技术研究院院长。享受国务院政府特殊津贴，获得全国高等学校科学技术奖自然科学一等奖，国家级教学成果二等奖，辽宁省优秀专家，辽宁省新世纪百千万人才工程（百人层次）等，沈阳市十大杰出青年，辽宁省优秀中青年骨干教师，辽宁省高等学校优秀人才支持计划，辽宁省优秀青年科研人才培养计划。曾担任教育部第六届科学技术委员会数理学部委员，中国力学学会动力学与控制专业委员会副主任委员，中国交叉科学学会副理事长，辽宁省人民政府学位委员会第五届学科评议组成员，辽宁省中青年决策咨询专家，辽宁省物理学会副理事长，辽宁省大学物理专业委员会主任委员，辽宁省光电子功能器件与检测技术重点实验室主任，国内外期刊Communication in Mathematics,Interdisciplinary Science,International Journal of Dynamics and Control,《动力学与控制学报》编委、《力学基础与工程技术前沿》丛书编委（高等教育出版社）。郭永新教授主要从事动力学系统的几何力学方法，是我国分析力学学科学术带头人，发表代表性学术论文60余篇，目前主持国家自然科学基金重点项目1项，主持完成国家级项目6项，主持完成省级科研课题多项。