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载人月球探测是国际载人航天领域的发展热点。本文以地月L2平动点(LL2点)附近的Halo轨道空间站为背景,对基于空间站的载人月球探测任务中的轨道问题进行了研究,主要包括以下内容:面向LL2点空间站长期停泊任务,提出了高精度模型下Halo轨道设计方法。建立了圆型限制性三体问题(CR3BP)质心会合坐标系到高精度模型地心J2000惯性系的转换模型,基于该模型计算得到了高精度模型下的Halo轨道初值。采用序列二次规划算法,对初值进行逐层修正,得到了高精度模型下的Halo轨道。面向LL2点空间站货物运输任务,提出了基于不变流形和月球借力的间接转移轨道设计方法。为降低近地停泊轨道(LEO)出发到达LL2点Halo轨道空间站的货物运输成本,综合不变流形与月球借力两种省燃料方式,提出了基于不变流形和月球借力的间接转移方案。建立了基于CR3BP的LEO-(LL2)Halo间接转移轨道计算模型,并在此基础上分析了轨道特性。面向LL2点空间站人员运输任务,提出了LEO出发到达LL2点Halo轨道的直接转移轨道设计方法。为缩短LEO出发到达LL2点Halo轨道空间站的人员运输时间,提出了直接转移方案。提出了基于CR3BP的LEO-(LL2)Halo直接转移轨道特性分析方法。通过坐标转换建立了月窗口计算模型,分析了LEO-(LL2)Halo直接转移轨道月窗口变化规律。考虑发射场约束,建立了基于高精度模型的LEO-(LL2)Halo直接转移轨道计算模型。面向LL2点空间站出发的载人月球探测任务,提出了LL2点Halo轨道出发到达环月轨道(LLO)的直接转移轨道设计方法。为缩短LL2点Halo轨道空间站出发到达LLO的人员运输时间,提出了直接转移方案。基于CR3BP分析了(LL2)Halo-LLO直接转移轨道特性。通过坐标转换建立了奔月轨道月面可达域计算模型,分析了(LL2)Halo-LLO直接转移轨道月面可达域变化规律。考虑着陆点约束,建立了基于高精度模型的(LL2)Halo-LLO直接转移轨道计算模型。论文主要针对LL2点空间站支持的载人月球探测中的特定任务,提出了一些轨道设计方法,包括高精度模型下Halo轨道设计、LEO出发到达Halo轨道的低能和快速转移轨道设计、Halo轨道出发到达LLO的快速转移轨道设计等。研究成果可为我国平动点空间站支持的月球探测任务提供一种有效的轨道设计工具。