星际小推力转移轨道快速设计方法

摘要

针对星际探测任务中燃料最省小推力转移轨道问题,提出一种基于标称轨道的快速设计方法.首先以具有相同端点时刻的无摄动标称轨道为参考,对传统的非线性轨道优化模型进行合理变换,将复杂的优化问题简化为可解的两点边值问题;然后基于标称轨道3个独立积分推导出解析的状态转移矩阵,并以此为基础导出了两点边值问题的最优解析解.该方法无需数值迭代,有效地克服了数值优化方法收敛性差、计算效率低的缺点.最后,以探测火星的小推力转移轨道为例对该方法进行了验证,与精确的数值结果相比,该方法计算的燃料消耗误差小于1%.