【摘 要】
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随着空间交会对接技术的不断成熟，航天器在轨服务技术已经成为航天器在轨故障修复、设备更新升级、延长在轨寿命以及太空军事对抗的重要手段，在轨燃料补给（以下简称在轨加注）作为
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随着空间交会对接技术的不断成熟，航天器在轨服务技术已经成为航天器在轨故障修复、设备更新升级、延长在轨寿命以及太空军事对抗的重要手段，在轨燃料补给（以下简称在轨加注）作为在轨服务的重要形式之一，近年来已成为未来空间探测任务的研究热点，随着技术的不断进步，在轨加注已经成为世界航天事业可持续发展的重要保障技术，因而受到各航天大国越来越多的关注。 针对近年来高能耗、周期长的空间探测任务时，利用轨道转移飞行器与空间站，模拟地面运输系统，构建太空运输网，将极大的提高该类任务的经济效益。综合国内外对该领域的研究情况，基于空间燃料站在轨加注任务具有很大的研究价值与科学意义。本文总结了基于空间燃料站在轨加注模式下的近地空间任务、GEO航天器任务、地月轨道任务、小行星勘测任务以及深空探测任务等任务模式和运输网络构成。结合各国基于空间燃料站的任务构想，探讨了基于空间燃料站技术的在轨加注任务的可行性，将空间燃料站技术与“一对多”在轨加注技术这二者相结合，重点开展了以多个圆轨道航天器为在轨加注对象的基于空间燃料站的在轨加注任务调度及优化算法问题研究。首先，针对不同空间轨道的目标航天器与不同的空间探测活动，结合轨道机动与交会问题，给出较为合理的空间交会路径规划以及速度增量、转移时间等目标优化参数，将复杂系统简化为多目标优化问题和整数规划问题；然后，将空间燃料站技术与运输系统理论相结合，对基于燃料站的在轨服务模式进行了研究，提出了一种基于聚类分析的圆轨道航天器空间燃料站部署问题；之后，分析了任务的数学模型，基于传统在轨加注策略，以圆轨道航天器为例，梳理在轨加注任务中的变量和约束条件，分析了空间燃料站的部署策略，构建了圆轨道航天器在轨加注任务调度模型，并基于模拟退火、遗传、模拟植物生长等智能算法，研究了圆轨道航天器在轨加注任务调度算法，得到了优化的服务顺序和该顺序下的时间分配策略；最后，利用 MATLAB/STK仿真软件对任务调度算法进行了数值仿真，结果表明算法能够解决加入空间燃料站对传统在轨加注任务调度的影响。
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