近地轨道上的失效卫星和空间碎片正在增加。欧洲航天局数据显示，目前在轨卫星约有19440颗，其中约3540颗已经失效或无法发送位置信号；轨道碎片总质量也超过8000吨。这些目标不能主动机动或配合维修航天器，因此在轨服务任务需要具备更强的自主接近能力。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格兰杰工程学院航空航天工程研究人员Minduli Wijayatunga开发了CORTEX框架，用于非合作航天器的近距离交会轨迹设计与制导。由于维修航天器与地面之间存在通信延迟，而且可通信窗口有限，系统必须自主跟踪目标轨迹，并在推进器故障或高阶轨道摄动导致偏航时自行作出继续、重新规划或中止任务的决定。

CORTEX全称为“交会轨迹执行凸优化”（Convex Optimization for Rendezvous Trajectory Execution）。该框架在规划接近、近距离操作和撤离轨迹时，会同时考虑日食和目标照明条件，选择有利于观测目标的阳光窗口，避免在黑暗环境中执行关键操作。

如果维修航天器明显偏离名义任务轨迹，CORTEX可以重新规划并再次接近目标；若航天器严重越过安全边界，系统会让其退回被动安全轨道，等待下一次接近机会。研究团队希望通过这种设计，使算法能够从推进器失效等意外情况中恢复。

为检验系统的鲁棒性，研究人员在硬件试验台上人为推动维修航天器，使其偏离目标轨迹，并在本应点火的时段关闭推进器。在部分测试中，系统检测到航天器越过接近走廊后，自主中止本次接近，并重新编队以准备下一次尝试。

Wijayatunga还在研究把强化学习用于更远距离的交会阶段。该阶段通常从目标进入约30公里至3公里的观测范围开始。尽管自主维修非合作航天器尚未在真实任务中实施，研究团队已经通过硬件试验台验证了CORTEX的端到端轨迹设计与制导能力。

相关论文题为《CORTEX：经硬件试验台验证的自主端到端凸优化近距离交会轨迹设计与制导框架》，由Minduli C. Wijayatunga、Julian Guinane、Nathan D. Wallace、Xiaofeng Wu和Salah Sukkarieh共同完成，发表于期刊《Acta Astronautica》。论文DOI为10.1016/j.actaastro.2026.08.041。

来源：EurekAlert