附加深空机动的借力飞行全局优化

摘要：

【摘要】借力飞行轨道设计是一个多变量强约束的非线性优化问题,初始方案通常采用不需要初值猜测的全局优化算法进行优化,但是借力点处的C3匹配原则等较强的约束条件极大影响了全局算法的收敛性能.针对这一问题,研究了附加深空机动的借力飞行模型,在借力点处引入B平面和辅助转角,推导了离开超越速度的解析表达式,通过求解Lambert问题和轨道递推得到日心转移段的深空机动脉冲.利用微分进化算法对问题进行优化,结合木星探测算例,对VEE(Venus-Earth-Earth),VEME(Venus-Earth-Mars-Earth)和VEVE(venus-Earth-Venus-Earth)三种深空机动借力飞行方案进行优化,给出了优化结果.
【关键词】星际探测；借力飞行；深空脉冲机动；微分进化；

引言：

【引言】借力飞行轨道设计的原理来自17 世纪末达朗伯尔等研究彗星时的偶然发现一引力摄动现象. 当前, 借力飞行已成为深空探测轨道设计研究领域中的热点. 借助行星引力, 有选择地改变探测器飞行轨迹, 既可实现变轨, 节省发射能量, 又可实现多天体多目标探测, 提高轨道利用率, 因此, 借力飞行在伽利略木星探测器、尤利西斯(u ly sses)太阳探测器、卡西尼一惠更斯(c assini一H u路ens)土星探测器多个太阳系行星探测任务中得到了成功应用.

作者：

李小玉；郑建华

作者单位：

中国科学院空间科学与应用研究中心；中国科学院大学；