基于微小卫星绳网编队的空间碎片减缓技术研究

摘要

随着人类探索太空活动频繁,空间轨道垃圾不断增加,如飞行器发生碰撞,失效或故障卫星解体等所产生的空间碎片呈现几何式增长,高密度的碎片已经对空间安全的构成非常严峻危害,尤其在近地轨道,数量已经达到饱和状态.其中直径大于10cm碎片容易监测,具有轨控能力的飞行器可以躲避,但碎片更小时无法跟踪和记录,且数量占绝大部分,需要在轨飞行器必须具备有效的防护手段,这种被动方式促使飞行器成本提高,不利于太空开发,也不能实际减少空间碎片数量.主动清除空间碎片如空间机器人或者泡沫膨胀等,前者适用较大碎片,技术复杂,后者一般针对轨道较低的碎片,因此需要研究微小型空间碎片高效的、经济适用的主动减缓方法.本文将深入研究国内外清除空间碎片的方法和策略,结合经济、空间技术发展等因素,提出利用微小卫星绳网编队的主动清除空间碎片的方法,研究分析编队构型设计、系统刚柔混合动力学建模、空间碎片快速捕获稳定控制及高效转移清理等主要的关键技术,并提出系统可行性解决方案,为后续开展空间碎片减缓工程实践奠定基础.