轨道优化（orbit optimization），工学-航空宇航科学与技术-航天-空间科学探测-空间探测轨道-轨道控制，为航天器的星际飞行任务设计满足特定要求的任务轨道的方法。星际飞行任务飞行距离长，测控通信困难，同时探测器还面临巨大温差、高能射线、强磁场等恶劣环境影响，因此根据不同任务的特定需求设计出节省燃料或者时间，并且有利于地面测控的飞行轨道，是决定任务成败的关键步骤。轨道优化的内涵主要包括发射机会搜索，脉冲转移轨道和小推力转移轨道的计算，以及远程星际探测必不可少的借力飞行以及新颖的动平衡点转移轨道计算。当前主流的计算方法基于经典轨道动力学的二体模型与多体模型，并使用最优控制理论、凸优化、非线性规划等一系列优化方法进行优化计算。由于探测器在飞行过程中受到多个天体引力的共同作用，部分情况下会产生传统轨道理论无法阐释的混沌运动现象，因此该领域的前沿研究方向集中在多体系统下航天器运动规律的理解与分析上。另外，随着新兴的太阳帆与电推进技术逐渐取代传统的化学燃料推进方式，推进模式的革新将进一步促进轨道优化方法向更宽广的层面发展。