随着人类空间活动的增加，空间碎片环境也日益恶化，空间碎片环境严重地威胁着在轨航天器的安全运行，极大的制约了人类空间活动的进一步发展。空间碎片回收一方面可以之间减少空间碎片，另一方面对回收的碎片的表面撞击进行分析又可以预测空间碎片的分布模型，而空间碎片分布模型是航天器风险评估和防护结构设计的基础。因此，空间碎片回收有着重要的意义。本文的研究了空间碎片回收的轨道优化设计方法，并通过仿真计算给出优化结果。把碎片回收轨道分为捕捉碎片轨道和再入轨道，捕捉轨道即回收器对碎片的交会轨道。针对这两条轨道的优化，做了以下工作：首先介绍了相关的背景知识，包括空间碎片、遗传算法、空间交会的基础知识。说明了遗传算法在解决我们这个碎片回收轨道优化的复杂过程问题的优点。详细的讨论了Lambert交会问题，建立了适合用迭代方法和遗传算法求解的计算模型。其次，以Lambert交会为基础，建立了单目标交会的计算模型，采用遗传算法，以回收器的等待时间和转移时间为变量，以航天器机动所需要能量和时间综合加权为性能指标对交会进行优化。在单目标交会的模型基础上，建立了多目标交会的计算模型和优化方法。并通过仿真给出了单目标最优交会以及多目标最优交会的优化结果。最后，简要的介绍了回收器再入的运动学模型和约束以及再入轨道的优化方法。本文主要采用遗传算法，对碎片回收轨道的碎片捕捉轨道进行了优化，分别对单目标回收和多目标回收进行建模分析，给出了的计算模型和优化方法，通过仿真给出优化结果。优化结果表明，将遗传算法应用于多目标交会问题，寻找最优交会轨道是准确有效的。