지구-달 시스템의 복잡한 물류 체계와 높은 비용 투자는 달 거주지 기지의 배치 및 운영을 지원하기 위해 혁신적인 신뢰성 패러다임 구축이 절실히 필요하다. 이를 위해 본 논문은 신뢰성-여분 설계, 예비품 재고 및 우주선 궤도 계획을 통합하여 이 새로운 패러다임의 기초를 마련하는 협동 최적화 방법을 제안한다. 우리는 장기 달 거주 기지 건설을 안내하기 위한 2단계 계획 모델을 개발하였다: 1단계에서는 하위 시스템 여분 구성과 기준 재고 설정을 통해 최소 중량 비용으로 신뢰성 및 가용성 목표를 달성하고, 2단계에서는 우주선 연료 유형, 추진제 질량 및 이동 궤도를 최적화하여 1단계 거주 모듈과 예비품을 포함하는 총 발사 중량을 최소화한다. 이 모델은 무작위 예비품 수요, 긴 공급 주기 및 제한된 이동 궤도 등의 제약 조건을 혁신적으로 통합하여 여분 설계, 예비품 전략, 로켓 단계 분할 및 비행 경로의 협동 최적화를 최초로 구현하였다. 9개 노드와 23회의 속도 변경이 포함된 지구-달 노드 네트워크에서 검증된 "여분-예비품-궤도" 할당 모델은 발사 중량, 재고 보충 주기, 이동 궤도, 속도 증가량 및 비추력 간의 유의미한 결합 관계를 나타낸다. 본 연구는 우주 물류 이론을 신뢰성 유지 계획에 처음으로 통합하여 경제적이고 신뢰할 수 있는 심우주 유인 기지 배치에 대한 새로운 연구 방향을 열었다.

신뢰성-여분 배분;예비품;우주 물류;로켓 단계 분할;생명 유지 시스템