随着航天科学技术的快速发展,人类对空间探索的热情空前高涨。月球是地球的天然卫星,具有得天独厚的地理优势,成为探测的首要目标。经济性是制约人类大规模探测和开发月球的主要因素之一,尽可能的节约探测器飞行过程中的能量消耗是当今月球探测的重要任务。近年来世界各国探月活动逐步开展和升级,如何尽可能少的使用燃料实现地月转移成为研究热点。这不仅可以大大减少探测器的起飞重量,大幅度的降低空间探测的成本,同时也可以执行更多的空间任务,提高探测器的使用效能。与传统的基于二体模型框架下的霍曼转移理论相比,基于三体模型的地月转移方法利用了第三体的引力而不是将其作为干扰来克服,所得到的转移轨道更接近于空间真实的力学环境,在整个转移过程中所消耗的能量也较低,这种轨道通常被称为地月低能转移轨道。在三体问题下,探测器具有三种典型的运动形式——周期轨道、混沌运动和不变流形。这三种运动形式各有特点,本文在分析它们各自特点的基础上开展了转移轨道的设计与控制。本文的主要研究内容为:（1）针对周期轨道,设计了圆形限制性三体问题下地月循环轨道的快速计算方法,并将其结果通过同伦法扩展到椭圆限制性三体问题中;（2）针对混沌运动,以减少探测器在混沌区域滑行时间为目的,基于冗余路径截断和路径树两种混沌控制思想分别提出了相应的地月转移方法;（3）针对不变流形,权衡能耗和时间,设计了基于L1点Lyapunov轨道不变流形的地月转移方法。本文的主要创新点如下:（1）建立了一种以轨道初始点和投影点为映射的改进庞加莱截面图。与传统的庞加莱截面图相比,该截面图直观反映了随着初始点改变周期轨道的演变和分岔,更清晰地反映轨道初始点与投影点的对应关系,并且轨道上穿和下穿x轴时投影点能够被同时标注。利用改进庞加莱截面图仅通过几次的迭代便可得到给定投影次数内的周期轨道数值解。（2）基于冗余路径截断思想,提出了一种基于KAM（Kolmogorov-Arnold-Moser）环结构混沌控制的地月转移方法。通过对庞加莱截面图中KAM环结构的划分规划出用时尽可能短的地月转移路径,解决了现有的基于冗余路径截断思想的地月转移方法设计地月转移轨道时在混沌区域内盲目搜索的缺点,所得到的地月转移轨道综合总能耗、转移时间及脉冲次数方面具有优势。（3）基于路径树的思想,提出了一种地月转移轨道的混沌多步控制方法。利用混沌轨道能够以路径树的形式遍布整个混沌区域的特点,对轨道初始点施加给定范围内的扰动量并选择最优轨道,通过逐次寻优的方法将数段最优轨迹拼接得到一条地月转移轨道。该方法以轨道到达月球附近为终止条件,不需要预先设定转移过程中所需要的脉冲次数,能够通过扰动范围的设定得到具有不同飞行时间的转移轨道。（4）提出了一种基于不变流形和混沌控制的混合方法。将L1点Lyapunov轨道不变流管内的穿越轨道视为一种暂时规则的混沌轨道,通过混沌控制方法将混沌轨迹与穿越轨道拼接实现地月转移。该方法充分利用了混沌控制对初始状态的敏感性和不变流管的规则性,实现了能耗与时间的权衡设计。