多次空间碎片收集任务——最优任务规划

本文解决了规划连续空间碎片收集任务的问题，以便通用飞行器能以最小成本完成这些任务。该问题混合了组合优化（从候选列表中选取和排序碎片）和连续优化（确定交会日期和定义最小燃料轨道机动）。提出的解决方法包括三个阶段。首先，通过考虑适用于高推力或低推力飞行器的通用转移策略来简化轨道转移问题。通过求解所有碎片对和离散日期的简化问题，并将结果存储在成本矩阵中，构建响应面模型。其次，应用模拟退火算法寻找最优任务规划。通过基于成本矩阵的响应面插值评估成本函数。这使得模拟算法在有限计算时间内收敛，得到最优任务规划。第三，在不改变碎片顺序的情况下，对连续任务进行转移机动和日期的重新优化。这些连续控制问题为设计未来的空间碎片收集飞行器提供了具有性能要求的精细解。该方法适用于大量碎片列表以及关于清理计划的各种假设（任务数量、每个任务的碎片数量、总持续时间、离轨方案、高或低推力飞行器）。通过一个应用案例进行说明，该案例需要规划3个任务，每个任务访问5个SSO碎片，从21个候选碎片中选择。