星座寿命后碎片飞越轨道设计与优化

作     者：张思扬 王蜀泉 ZHANG Siyang;WANG Shuquan

作者机构：中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094 中国科学院大学北京100049 

基　　金：中国科学院地月空间探索先导专项(XDA30010500) 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2024年第45卷第6期

页      码：866-880页

摘      要：针对星座卫星寿命结束后转变为大规模碎片的主动清理问题,提出一种多目标飞越方案,以SL(StarLink)星座为例设计从停泊轨道出发对多个轨道面、多枚碎片的飞越探测最优轨道。首先根据SL星座的轨道特征将目标按照轨道面进行聚类,然后根据球面几何关系和Gibbs公式对轨道机动参数进行降维,在开普勒运动假设下快速设计考虑航天器空飞、套圈飞行的单脉冲飞越多目标的轨道机动参数初值。最后基于分支定界广度优先方法,考虑J2引力摄动搜索单脉冲飞越双目标的飞行序列,得到燃耗最小的飞越轨道。数值仿真结果表明航天器通过24次轨道机动后,共飞越探测了48颗SL卫星,共需速度脉冲1.66 km/s,飞行时间9.64天,证明了所提出方法的有效性,为未来大规模空间碎片清理任务设计提供参考。

主 题 词：空间碎片 单脉冲多目标飞越 轨道优化 星座 

学科分类：08[工学] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.3873/j.issn.1000-1328.2024.06.006

馆 藏 号：203128802...