Исследован актуальный вопрос разработки методики оптимизации межпланетных траекторий космических аппаратов с проведением сквозной оптимизации всей миссии. Рассмотрена задача оптимизации экспедиции пространственного перелета космического аппарата, оснащенного двигателями большой и малой тяги, к Фобосу с возвращением к Земле с учетом эфемерид, приуроченная к реальной миссии, которую планируется осуществить в недалеком будущем. Представлена методика построения экстремалей Понтрягина с учетом притяжения планет на планетоцентрических участках траектории. Задача космодинамики формализована как задача оптимального управления и решена численно методом стрельбы. Построены конкретные траектории, оценен возможный выигрыш при использовании комбинированной тяги, а не только двигателей большой тяги.