星座寿命后碎片飞越轨道设计与优化

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。