星际探测太阳帆行星和太阳借力轨道全局优化

作     者：钱航 郑建华 李明涛 李晖 高东 于锡峥 QIAN Hang;ZHENG Jianhua;LI Mingtao;LI Hui;GAO Dong;YU Xizheng

作者机构：中国科学院复杂航天系统电子信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190 中国科学院空间天气学国家重点实验室北京100190 

出 版 物：《国防科技大学学报》 (Journal of National University of Defense Technology)

年 卷 期：2016年第38卷第1期

页      面：137-142页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：中国科学院战略性先导科技专项资金资助项目(XDA04060303 XDA04076700) 

主　　题：星际探测 太阳帆 引力辅助 太阳光压辅助 轨道全局优化 

摘      要：以太阳帆在20年内飞行至距离太阳200 AU以远进行星际探测为目标,研究太阳帆通过行星借力和太阳借力的轨道全局优化问题。建立太阳帆时间最优转移轨道数学模型,分析行星借力和太阳借力的约束条件,并用这些约束条件构造目标函数,从而将轨道优化的四点边值问题转化为求解无约束条件下的多变量优化问题。通过选取合理的约束权重,采用遗传算法获得大范围的粗略解,代入到序列二次规划算法中获得高精度解。仿真结果表明,虽然太阳帆通过太阳借力已获得相当大的加速度,但加上木星借力仍然可以节省相当多的飞行时间。提出的轨道优化思路,可以为太阳系逃逸任务轨道初步设计提供参考。