面向木星卫星交会任务的探测器飞行路径规划

针对探测器在木星系统内多次借力的飞行路径和轨道优化设计问题，提出了一种基于三层优化思想的飞行路径规划方法，该方法可根据给定的任务约束和交会目标，自动搜索探测器在木星系统内的借力飞行序列，同时完成标称飞行轨道的优化设计。首先，文章在给定轨道动力学模型和木卫借力模型基础上，建立了面向木卫交会任务的两次借力飞行轨道优化设计模型和求解方法；然后，采用结合遗传算法、全局遍历和贪婪算法的三层优化设计思路，给出了一种环木飞行路径规划方法；最后，以木星四颗卫星的交会任务为例进行了仿真分析。仿真结果表明：针对木卫的交会任务，探测器速度增量需求随木卫借力次数的增多，呈现先显著减小后逐渐增大的现象；探测器采用多次木卫借力的策略，可显著降低探测器的速度增量需求；探测器速度增量达到最优之后，借力目标收敛于交会目标，且速度增量随借力次数的进一步增多而逐渐增大。