钱 航,郑建华

(1.中国科学院空间科学与应用研究中心,北京100190；2.中国科学院研究生院,北京100190)

太阳帆航天器行星际轨道转移优化算法*

钱 航1,2,郑建华1

(1.中国科学院空间科学与应用研究中心,北京100190；2.中国科学院研究生院,北京100190)

研究基于遗传算法的太阳帆行星际转移轨道的全局优化问题.通过极小值原理推导了太阳帆全局优化控制律，并以太阳帆飞行时间最短为优化目标函数，运用遗传算法对发射时间、到达时间和协态变量初值进行参数优化设计.为了解决轨道转移这一多约束优化问题，在遗传算法中加入动态罚函数.在此理论基础上作了从地球同步轨道出发到火星同步轨道转移和从地球出发与火星交会两个算例，仿真结果表明了该方法在太阳帆转移轨道全局优化中的有效性.

太阳帆；全局优化；遗传算法；转移轨道；罚函数

2010年发射的日本伊卡洛斯号［1］太阳帆成功验证了太阳帆推进用于深空探测的有效性,使得太阳帆推进技术在未来空间探测任务的应用研究中成为热点.与传统化学推进方式相比,太阳帆推进利用太阳光压产生持续推力,可给航天器提供连续小推力,且自身无需携带大量燃料.虽然太阳光压很小,但持续地加速可使太阳帆最终达到传统航天器5～10倍的速度,因此适用于深空探测［2］.

太阳帆最小时间轨道转移设计的核心和难点之一是发射窗口的选取和协态变量初值的猜测［3-5］.针对这个问题,学者们发展……