载人月球探测是我国载人航天事业向更高水平发展、符合国情和发展规律的现实选择。“全月面到达”和“任意时刻返回”带来的载人登月轨道精确可达域问题成为载人登月研究热点。本文以解决我国载人登月论证工作和预研项目中实际问题展开,立足于拓展新的理论和方法,系统地研究了着陆器地月转移轨道、载人飞船地月转移轨道和月地返回轨道可达域问题和全任务飞行方案规划方法。主要研究成果如下:提出了着陆器地月转移轨道精确可达域数值延拓分析计算方法。为了清晰地描述月面可达域,建立了基于近月点时刻月心轨道坐标系的逆向双二体轨道计算模型。基于该模型分析了着陆器地月转移轨道可达域特性,提出了计算精确可达域的数值延拓分析方法。分析了着陆器地月转移轨道可达域影响因素及变化规律。提出了载人飞船地月转移轨道精确可达域数值延拓分析计算方法。建立了四段二体拼接模型计算绕月自由返回轨道可达域。提出了逆向和正向高精度数值积分绕月自由返回轨道设计方法,并设计了精确可达域数值延拓计算策略。分析了绕月自由返回轨道可达域影响因素及变化规律。设计了混合轨道和椭圆轨道扩展月面可达域的变轨策略,分析了全月面到达速度增量和额外飞行时长。提出了载人飞船月地返回轨道精确可达域数值延拓分析计算方法。建立了改进的双二体拼接模型计算月地返回轨道可达域,并设计了精确可达域数值延拓计算策略。分析了月地返回轨道可达域影响因素及变化规律。针对任意时刻从环月轨道应急返回和返回途中调整飞行时长等需要扩展月地返回轨道可达域的情况,设计了变轨轨道计算策略,并分析了速度增量代价。提出了环月交会的载人登月全任务飞行方案规划方法。分析了基于人货分离和环月交会的载人登月全任务主要约束条件,提出了飞行任务总体规划方法。并分别设计了全任务主要阶段轨道窗口规划方法。研制了集成本文研究成果并面向工程项目应用的系列软件。为求解载人登月轨道精确可达域和设计全任务飞行方案,建立发展了一套基于双二体假设的半解析轨道计算模型,提出了精确可达域数值延拓方法,具有一定的理论创新意义。本文关于轨道可达域问题的分析结论回答了我国载人登月论证工作中一些重要问题,提出的标称飞行任务规划方法解决了我国载人航天预先研究项目中的问题,在我国未来载人月球探测工程中具有较高的实践价值。