设计即消亡范式下航天器初步构型的约束优化

过去几年中，对实施设计即消亡（design-for-demise）措施的关注稳步增长。目前发射和已在轨的大多数中型卫星未能满足 0.0001 的伤亡风险阈值。因此，卫星制造商和任务操作方需要通过受控再入进行处置，这具有更高成本和更大复杂度。通过设计即消亡范式，由于航天器直接符合伤亡风险法规，这一额外成本和复杂度可被消除。然而，构建使大部分部件消亡的航天器可能导致更易受空间碎片撞击的设计，从而危及任务可靠性。事实上，与消亡性和可生存性相关的需求通常是相互竞争的。鉴于这种竞争性质，可找到权衡方案，在有利于实施设计即消亡措施的同时仍保持航天器对空间碎片撞击的韧性。作者在前述工作中已开发了一个多目标优化框架。该框架的目标是在任务设计早期阶段考虑航天器消亡性与可生存性的竞争性质来寻找初步设计方案。以此可实现更一体化的设计。本工作聚焦于通过引入约束来改进该多目标优化框架。本文展示了约束优化在两个相关实例中的应用：贮箱组件的优化和典型卫星构型的优化。