用于轨道碎片清除的分布式天基激光器优化部署与协调调度
最优化与控制
2026-03-30 v3 系统与控制
系统与控制
摘要
轨道碎片数量的显著增加对空间操作的安全性和可持续性构成了严重威胁。本文通过协作天基激光器星座研究轨道碎片清除，利用激光烧蚀将动量传递到碎片上的原理。一种新颖的delta-v矢量分析框架通过利用传递的delta-v矢量的矢量合成，量化了多个并发激光到碎片（L2D）交战的累积效应。本文将并发定位调度优化问题（CLSP）公式化，以优化激光平台的部署和L2D交战的调度，旨在最大化碎片清除能力。鉴于CLSP的计算不可处理性，采用分解策略，产生两个顺序子问题：（1）通过最大覆盖定位问题确定最佳激光平台位置，以及（2）使用新颖的整数线性规划方法调度L2D交战以最大化碎片清除能力。计算实验评估了所提框架在不同任务场景下的有效性，展示了关键的星座功能，如协作和受控轻推、脱轨和及时碰撞规避。敏感性分析进一步探讨了改变激光平台数量和分布对碎片清除能力的影响，为优化天基激光器星座的性能提供了见解。
引用
@article{arxiv.2409.03146,
title = {Optimal Placement and Coordinated Scheduling of Distributed Space-Based Lasers for Orbital Debris Remediation},
author = {David O. Williams Rogers and Matthew C. Fox and Paul R. Stysley and Hang Woon Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.03146},
year = {2026}
}
备注
42 pages, Advances in Space Research (accepted), Copyright 2025. This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license