Рассматривается актуальная задача оптимизации пространственного перелета космического аппарата (КА) к Фобосу. В первой версии проекта Фобос-Грунт предполагалось использование КА с комбинированной двигательной установкой, включающей в себя двигатели малой тяги (МТ). Маневры у Марса и этап возвращения реализовывались с использованием двигателей большой тяги (БТ). В последующем, при реализации проекта, от перспективной схемы комбинирования двигателей БТ и МТ отказались, однако проблема построения и оптимизации комбинированных схем межорбитальных перелетов остается. Такие задачи известны давно. Эффективность использования МТ при исследовании межпланетных экспедиций в упрощенных постановках неоднократно отмечалась. В настоящей работе предполагается, что КА стартует с орбиты искусственного спутника Земли, соответствующей выведению с Байконура, с 2020 по 2030 г. и прилетает на Фобос. Общая продолжительность экспедиции ограничена. Положение Земли, Марса и Фобоса соответствует эфемеридам DE424 и MAR097. Гравитационные поля Солнца, Земли и Марса считаются центральными ньютоновскими. Предполагается, что КА и Фобос представляют из себя непритягивающие материальные точки, их координаты и скорости в конечный момент времени совпадают. Перелет рассматривается в трех различных системах координат. Моменты старта и финиша КА оптимизируются. КА оснащен двигателями БТ и МТ, управление осуществляется величиной и направлением вектора реактивной тяги. После отработки очередной двигательной установки, она сбрасывается, сброс происходит мгновенно. Угловое положение КА на исходной стартовой окружности, моменты включения, выключения тяги оптимизируются. Минимизируются затраты массы. Задача формализуется как задача оптимального управления совокупностью динамических систем и решается на основе принципа максимума Понтрягина. Шеститочечная краевая задача сводится к двухточечной и решается численно методом стрельбы. При построении экстремали используется внешняя оптимизация градиентными методами. Одной из трудностей, которые приходится преодолеть в ходе решения является перестройка структуры траектории. Производится сквозная оптимизация по параметрам задачи. Оценивается возможный выигрыш при использовании комбинированной тяги по сравнению с использованием лишь двигателей БТ. Приводятся конкретные численные результаты. В работе рассмотрены математические проблемы решения задач оптимального управления межпланетными перелетами КА. Рассмотрение сложных задач траекторной оптимизации, требующих для своего решения синтеза методов локальной и многоэкстремальной оптимизации, оптимального управления, космодинамики, механики космического полета, небесной механики и численных методов, дает значительный вклад в теорию решения таких задач.