随着新世纪火星探测热潮的到来,火星探测器近心点制动与轨道保持问题成为了研究热点。本文以工程项目“深空探测航天器自主轨道控制优化计算”为背景,研究火星探测器近火星点制动策略和轨道保持策略问题,本文的创新点在于,第一,将虚拟卫星方法用于火星探测器近心点制动中,解决了由双曲线进入轨道制动并精确进入工作轨道的问题;第二,推导小推力轨道保持算法并用于火星探测器轨道保持任务中,解决了有摄动情况下火星探测器轨道长时间保持问题。本论文以火星探测器为研究对象,根据不同任务的需要,建立了相应的坐标系统,并给出了考虑多种摄动因素在内的火星探测器动力学模型,摄动源包括火星10阶非球形摄动,太阳引力摄动和地球引力摄动,该模型的精确性较高,可以进行长时间轨道积分运算。本论文对火星探测器近火星点制动问题进行了分析,推导了固定推力策略和最优推力策略两种制动方法,两种方法均能较好地完成火星探测器制动任务,但精度有所不同。其中,最优推力策略采用虚拟卫星方法,结果显示,该方法能够用于双曲线轨道向椭圆轨道的转移任务。本论文以考虑摄动因素的火星探测器动力学模型为基础,精确分析了火星探测器长期运行的轨道要素变化情况。推导了小推力轨道保持算法,仿真结果显示,该方法可以实现发动机开机次数少,节约燃料等工程指标。本文所得到的研究成果可以作为后续研究的参考。