In the past few years, the interest towards the implementation of design-for-demise measures has increased steadily. Most mid-sized satellites currently launched and already in orbit fail to comply with the casualty risk threshold of 0.0001. Therefore, satellites manufacturers and mission operators need to perform a disposal through a controlled re-entry, which has a higher cost and increased complexity. Through the design-for-demise paradigm, this additional cost and complexity can be removed as the spacecraft is directly compliant with the casualty risk regulations. However, building a spacecraft such that most of its parts will demise may lead to designs that are more vulnerable to space debris impacts, thus compromising the reliability of the mission. In fact, the requirements connected to the demisability and the survivability are in general competing. Given this competing nature, trade-off solutions can be found, which favour the implementation of design-for-demise measures while still maintaining the spacecraft resilient to space debris impacts. A multi-objective optimisation framework has been developed by the authors in previous works. The framework's objective is to find preliminary design solutions considering the competing nature of the demisability and the survivability of a spacecraft since the early stages of the mission design. In this way, a more integrated design can be achieved. The present work focuses on the improvement of the multi-objective optimisation framework by including constraints. The paper shows the application of the constrained optimisation to two relevant examples: the optimisation of a tank assembly and the optimisation of a typical satellite configuration.


翻译:在过去几年中,对实施补救设计措施的兴趣稳步增加,大多数目前发射的和已经进入轨道的中小型卫星都未能达到0.0001的伤亡风险阈值。因此,卫星制造商和飞行任务运营商需要通过有控制的再入大气层来进行处置,这种再入大气层的成本更高,复杂性也更高。通过为补救设计的模式,这种额外的成本和复杂性可以消除,因为航天器直接符合伤亡风险条例。然而,建造一个航天器,使其大部分部分将消亡,可能导致设计更容易受到空间碎片影响,从而损害飞行任务的可靠性。事实上,与易失和可存活性有关的要求在总体上相互竞争。鉴于这种竞争性的再入大气层,可以找到贸易解决办法,这种解决办法有利于执行为补救设计设计的措施,同时仍然保持航天器对空间碎片影响的适应力。以前作品的作者已经制定了一个多目标优化框架。 该框架的目标是找到初步的设计解决办法,考虑到易失密性的差异性,从而损害飞行任务的可靠性。事实上的易失常性和可生存性要求是普遍的,自这一设计以来,选择性框架的早期阶段,包括目标性设计,能够使航天器的改进。

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