连接 Gateway 与地球和月球的最优低推力轨道转移
最优化与控制
2024-12-06 v1 动力系统
摘要
Gateway 将代表地月空间中的一个主要后勤基础设施。确定能够连接地球、月球和 Gateway 的高效轨道转移，为这一轨道平台的翻新、服务和利用铺平了道路。本研究致力于确定连接地球和月球至 Gateway 的双向最小时间低推力轨道转移。对于接近并与 Gateway 交会的轨道，提出将反向时间传播作为一个非常方便的选择，并引入了一个统一的公式，用于最小时间轨道转移，可使用正向或反向传播。首先，利用间接启发式方法（该方法采用最优性必要条件和启发式算法）确定了 Gateway 与指定低月球轨道之间的双向转移。其次，解决了连接地球和 Gateway 的双向轨道转移问题。由于这些轨道存在于两个主要吸引天体的影响下，底层的最优控制问题被表述为一个多弧段轨迹优化问题，涉及航天器状态的三种不同表示。多弧段最优控制问题与在分隔不同弧段的连接时间处需强制执行的若干角点条件相关。然而，对于手头的问题，这些条件被证明可以利用隐式协态变换顺序求解。这意味着多弧段问题具有与单弧段最优控制问题相同大小的未知量集，具有计算上的明显优势。间接启发式方法也应用于这第二个任务场景。
引用
@article{arxiv.2412.04229,
title = {Optimal Low-Thrust Orbit Transfers Connecting Gateway with Earth and Moon},
author = {Chiara Pozzi and Mauro Pontani and Alessandro Beolchi and Elena Fantino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.04229},
year = {2024}
}