随着深空探测技术的不断发展,人们已经先后完成了八大行星的探索工作,因而越来越多的国家将深空探测的重点转到小行星探测,节省时间成本和任务成本的多目标探测是目前深空探测领域的重点和难点。对于深空探测而言,首先需要考虑的就是轨道设计,合理的轨道设计不仅能减小燃料消耗,也能有效缩短任务时间。本文就脉冲转移和小推力转移下的多目标轨道设计进行了研究。首先分析了多目标探测的目标星选择问题,选用地球特洛伊小行星2010TK7作为主探测目标,绘制地球-2010TK7小行星的能量等高线图,得到大致的发射时间窗口。针对能量等高线图计算速度慢的缺点,采用遗传算法进行发射窗口寻优,有效提高了计算效率。此外,为减小轨道转移过程中的燃料消耗,进行了多脉冲轨道设计,从一定程度上减小了交会2010TK7小行星所需的速度增量。其次对无动力借力飞行、有动力借力飞行和结合深空机动的借力飞行轨道设计进行了细致的分析和比较,对借力飞行过程中的参数求解进行了相应的改进,提高了计算效率,减小了设计难度,使之更适于多次借力飞行的轨道设计。在综合考虑飞行时间和燃料消耗的情况下,给出了两组以2010TK7小行星为主探测目标的多目标轨道设计方案,验证了本文多目标轨道设计思路和借力飞行方案的正确性。最后,采用正弦曲线法和逆六次多项式曲线逼近法两种成形法,对Apophis和2010TK7小行星进行二维和三维小推力轨道设计,设计了相应的小推力借力飞行轨道和多目标探测的轨道。此外,针对飞行时间方程求解过程中丢失可行解的情况进行分析和扩展,有效提高了可行解的取值范围。