空間碎片清除技術(shù)的分析與比較

霍俞蓉,李　智

(中國人民解放軍裝備學(xué)院，北京　101416)

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【基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究】

空間碎片清除技術(shù)的分析與比較

霍俞蓉,李智

(中國人民解放軍裝備學(xué)院，北京101416)

為了保證航天器的安全以及航天任務(wù)的圓滿完成，提出了空間碎片的清除技術(shù)。隨著空間環(huán)境污染的嚴(yán)重而愈發(fā)豐富，部分技術(shù)已在地面進(jìn)行了試驗(yàn)。由于空間碎片往往屬于非合作性目標(biāo)，并且沒有可控的動(dòng)力裝置，至今仍沒有一個(gè)空間碎片真正被清除過。如何對(duì)非合作空間目標(biāo)碎片進(jìn)行合理有效地清除以避免產(chǎn)生新的碎片是清除技術(shù)研究面臨的挑戰(zhàn)和難點(diǎn)。對(duì)現(xiàn)有空間碎片清除技術(shù)進(jìn)行了分析與比較，闡述了清除技術(shù)的框架結(jié)構(gòu)，列出了每種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，描述了每種清除技術(shù)相應(yīng)的工具，總結(jié)了每種技術(shù)方法研究的趨向。

空間碎片；碎片清除；非合作性

自1957年人類發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星起，空間碎片數(shù)目越來越大，給空間環(huán)境帶來了極大的安全威脅和污染。KesslerSyndrome[1]表示即使停止把衛(wèi)星送入太空，由于持續(xù)不斷地碰撞，空間碎片也會(huì)越來越多。截止到2015年10月底，可編目的空間物體共41 014個(gè)，在軌的有17 340個(gè)，空間碎片11 160個(gè)、火箭體2 040個(gè)、載荷4 138個(gè)[2]，其中大部分空間目標(biāo)和人造空間碎片都來自于美俄兩國的航天器。

空間碎片的持續(xù)增長會(huì)影響到航天任務(wù)順利進(jìn)行、航天器的正常運(yùn)行以及航天員的生命安全等。每一年或者兩年都會(huì)發(fā)生航天器與空間碎片的碰撞事件。為了防止碰撞事件的發(fā)生，中美俄等具備一定航天實(shí)力的國家以及組織都擁有碰撞預(yù)警系統(tǒng)對(duì)即將和可能發(fā)生的碰撞事件進(jìn)行預(yù)警。雖然大部分低軌區(qū)域的空間碎片會(huì)在大氣阻力等攝動(dòng)力作用下墜入大氣層，但這將用近20多年的時(shí)間來完成；而高軌目標(biāo)由于幾乎不受大氣阻力，在此區(qū)域的空間碎片往往是長期運(yùn)行在軌道上，因此只進(jìn)行預(yù)警只是減少發(fā)生碰撞的幾率，并不能從根本消除空間碎片碰撞威脅，因此必須采用空間碎片清除技術(shù)(ActiveDebrisRemoval，ADR)清除軌道上現(xiàn)存的空間碎片，徹底保護(hù)空間環(huán)境。Veniaminov等[3]對(duì)空間碎片的監(jiān)測(cè)跟蹤以及清除方法進(jìn)行了研究。

一般而言，在軌道傾角為82.5°～83.5°,軌道高度為900km和1 050km區(qū)域的空間碎片被認(rèn)為是ADR清除的首要目標(biāo)[4]。Widemann[5]列出了22種需要清除的重點(diǎn)威脅目標(biāo)。由于一些碎片是來自于火箭上面級(jí)并且有相似的升交點(diǎn)赤經(jīng)和軌道高度，因此怎樣清除這種帶有角動(dòng)量的空間碎片也是研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

本文對(duì)清除技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)方法進(jìn)行了分析研究，對(duì)非合作目標(biāo)進(jìn)行了分類，闡述了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，敘述了清除技術(shù)的基本理論，比較了每種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并且分析了每一類非合作目標(biāo)所對(duì)應(yīng)適用的清除技術(shù)。

1　空間碎片清除技術(shù)

空間碎片清除技術(shù)通常關(guān)注的是碎片密度較高的軌道區(qū)域，并以特定范圍的尺寸為目標(biāo)[6]。由于尺寸在10cm以上的碎片可能導(dǎo)致航天器解體等災(zāi)難性的后果，同時(shí)地面觀測(cè)設(shè)備觀測(cè)LEO軌道目標(biāo)的限值也為10cm，因此10cm為劃分研究碎片清除理論的一個(gè)典型尺寸。

近些年來，研究比較多的空間碎片清除技術(shù)為推移離軌清除技術(shù)、增阻離軌清除技術(shù)、捕獲離軌清除技術(shù)以及自主離軌清除技術(shù)。圖1描述了現(xiàn)有清除技術(shù)框架結(jié)構(gòu)，表1列舉了每種方法的特點(diǎn)及其優(yōu)缺點(diǎn)。

圖1　空間碎片清除技術(shù)框架結(jié)構(gòu)

清除類別方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)增阻離軌泡沫增阻膨脹增阻基于纖維增阻1)允許較大距離;2)適用于尺寸大小不同的空間碎片;1)可能與空間碎片發(fā)生碰撞2)效率較低電動(dòng)力系繩離軌EDT不需要推進(jìn)系統(tǒng)1)清除前還需捕捉碎片2)不適用于GEO區(qū)域接觸性推移離軌激光推移離子束推移人工大氣推移太陽輻射光壓推移1)允許較大距離;2)適用于尺寸大小不同的空間碎片;1)效率較低2)不適用于GEO區(qū)域非接觸性推移離軌“彈弓”推移黏附推移1)一次性能夠清除多個(gè)碎片2)清除時(shí)間較短1)需要交會(huì)過程2)控制系統(tǒng)較復(fù)雜

1.1增阻離軌清除技術(shù)

增阻離軌技術(shù)就是通過某種方法，增加空間碎片飛行阻力，降低飛行速度，縮短軌道運(yùn)行壽命，使其再入大氣層而墜毀。增阻離軌清除技術(shù)中執(zhí)行清除任務(wù)的衛(wèi)星(清除衛(wèi)星)與空間碎片保持較大的距離，避免了清除衛(wèi)星與碎片的直接接觸，降低了清除困難，并且較自然阻力(大氣阻力)對(duì)降低碎片壽命的作用更明顯。通過增加碎片的面質(zhì)比可增大其所受大氣阻力，并且對(duì)于不同尺寸的碎片，需使用不同的增阻離軌方法。由于分布在低地球軌道上(LEO)的空間碎片所受大氣阻力較大，因此增阻離軌清除技術(shù)適用于LEO。

1.1.1泡沫增阻離軌

當(dāng)清除衛(wèi)星與空間碎片交會(huì)并且繞碎片飛行時(shí)，泡沫增阻離軌方法為：清除衛(wèi)星通過安裝的噴射裝置向空間碎片噴射泡沫，泡沫粘附在碎片上，接著泡沫包覆碎片的整個(gè)表面逐漸形成泡沫球。通過噴射泡沫，碎片的面質(zhì)比由于泡沫球的低密度、大體積特性而因此增大[7]。為了將碎片有效地清除，泡沫增阻系統(tǒng)和電推進(jìn)系統(tǒng)經(jīng)常是聯(lián)合工作的，當(dāng)空間碎片成為泡沫球體后，清除衛(wèi)星使用電推進(jìn)系統(tǒng)使其脫離軌道并加快進(jìn)入大氣層速度，清除衛(wèi)星在任務(wù)結(jié)束后也會(huì)使用電推進(jìn)系統(tǒng)脫離軌道[8]。

1.1.2膨脹增阻離軌

膨脹增阻離軌是使用膨脹球代替了泡沫球，在此方法中，低層軌道游絲網(wǎng)(GossamerOrbitLoweringDevice，GOLD)是一個(gè)有效的工具。GOLD是一個(gè)非常大且輕的“氣球”，當(dāng)它膨脹到足夠大時(shí)，開始吸附空間碎片，使得空間碎片在再入大氣層過程中，彈道系數(shù)減小一到兩個(gè)量級(jí)。與電推進(jìn)系統(tǒng)脫離軌道方法比較，對(duì)于大空間碎片和已損毀的其他在軌衛(wèi)星而言，GOLD方法風(fēng)險(xiǎn)更小[9]。然而，如果小空間碎片撞到了GOLD上，那么清除任務(wù)就會(huì)失敗，這是碰撞增阻離軌的一大弊端。為了解決這一問題，提出了一種先使用3個(gè)膨脹機(jī)械爪抓住空間碎片再使用GOLD清除碎片的方法[10]。圖2為泡沫增阻離軌和碰撞增阻離軌示意圖。

圖2　泡沫、膨脹增阻離軌示意圖

1.1.3基于纖維的增阻離軌

此方法與上述方法類似，只是材質(zhì)由泡沫變?yōu)榱死w維?；诶w維的增阻離軌清除技術(shù)是將纖維從清除衛(wèi)星的熱源噴出，包裹并攔截住空間碎片，使空間碎片的面質(zhì)比增大，從而使空間碎片再入大氣層[11]。

1.2電動(dòng)力繩系捕獲離軌清除技術(shù)

電動(dòng)力繩系(Electro-dynamicTether，EDT)捕獲離軌方法最初是用作軌道轉(zhuǎn)移和軌道機(jī)動(dòng)[12]。它運(yùn)用在地磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)使空間碎片完成再入大氣層過程。圖3為電動(dòng)力繩系示圖和工作原理圖。EDT捕獲離軌方法中，電動(dòng)力繩系以軌道速度在地磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，系繩上產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，電離層中的帶電粒子在系繩頂端被收集起來，并從末端發(fā)射出去，形成了穩(wěn)定的電流，地磁場(chǎng)則對(duì)系繩產(chǎn)生了洛倫茲力并垂直于系繩上電流的方向，由于洛倫茲力與空間碎片運(yùn)動(dòng)速度方向相反，使得衛(wèi)星的軌道能量減少，軌道高度下降[13-14]。與利用電推進(jìn)使目標(biāo)離軌相比，由于電磁場(chǎng)強(qiáng)度的限制，電動(dòng)力繩系無法清除軌道高度高于LEO的空間碎片，并且由于通過電動(dòng)力繩系的電流較低，導(dǎo)致所受洛倫茲力較小，繩系不具備足夠的力實(shí)現(xiàn)軌道的轉(zhuǎn)移[15]。當(dāng)使用電動(dòng)力繩系進(jìn)行碎片清除時(shí)，首先使用機(jī)械臂或者“魚叉”抓取空間碎片，接著伸出系繩與碎片連接起來。EDT是由兩個(gè)場(chǎng)發(fā)射陣列陰極(一個(gè)用作收集電子，另一個(gè)用作產(chǎn)生電流)和一個(gè)可控繩系構(gòu)成[16]。當(dāng)繩系連接到一個(gè)碎片上后，機(jī)械臂可以抓取另一個(gè)碎片。為了探究EDT的穩(wěn)定性和動(dòng)力調(diào)度能力，Kawamoto進(jìn)行了數(shù)值仿真，建立了系繩的模型并且研究了系繩的靈活性[17]。由于空間環(huán)境的復(fù)雜，電動(dòng)力系繩在橢圓軌道上并不穩(wěn)定，而是處于振動(dòng)狀態(tài)。Zhong建立了數(shù)值仿真模型表明，通過模型耦合證明，軌道面外的振動(dòng)比面內(nèi)的振動(dòng)對(duì)系繩的穩(wěn)定性具有更大的影響，因此可以通過控制軌道面外的振動(dòng)來保持系繩的穩(wěn)定[18]。由于空間環(huán)境的極端條件，系繩的材質(zhì)也是需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容[19]。

圖4　地基激光推移離軌清除系統(tǒng)的組成

1.3非接觸推移離軌清除技術(shù)

如果通過清除衛(wèi)星與空間碎片的近距離接觸實(shí)現(xiàn)推移，可能造成兩者的不可控，破壞兩個(gè)目標(biāo)間的穩(wěn)定性，本節(jié)先描述的推移離軌是非接觸的推移方法，利用激光、太陽輻射、離子束等能量粒子將空間碎片推離原運(yùn)行軌道，達(dá)到清除目的。非接觸的推移離軌技術(shù)用時(shí)較長，目前提出的非接觸推移離軌方法主要包括太陽輻射光壓推移也被稱為太陽帆(SolarSail)推移、離子束(IonBeam)推移、激光(Laser)推移以及人工大氣(ArtificialAtmosohere)方法。

1.3.1激光推移離軌

激光推移離軌方法適用于大空間碎片(直徑>10cm)和小空間碎片(直徑<1mm)。激光清除一般分為燒毀和推移兩種方法，推移方法是利用高能脈沖激光束照射碎片表面，降低碎片運(yùn)行速度和軌道高度；燒毀是使用強(qiáng)大的連續(xù)波激光照射碎片，使碎片溫度升高乃至升華[6]。Phipps等人在1996年首次表明被20kW、530nm且連續(xù)不斷的地基高能脈沖激光束照射能將空間碎片推離原軌道。NASA和美國空軍資助的ORION研究中，采用了Phipps等人的方案，該系統(tǒng)擁有一個(gè)高精度的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及發(fā)射激光束的地基激光清除系統(tǒng)。根據(jù)研究表明，該系統(tǒng)能夠清除1 500km軌道高度上的所有碎片以及能夠利用4年左右時(shí)間清除軌道高度低于1 000km、質(zhì)量小于500kg的所有空間碎片[20]。LODR系統(tǒng)(LaserOrbitalDebrisRemoval)基于ORION系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，它能夠每8個(gè)星期將Envisat衛(wèi)星推離軌道40km。該激光系統(tǒng)能夠被裝載，能夠放置于赤道區(qū)域和極地區(qū)域[21]。當(dāng)激光照射到碎片表面上時(shí)，碎片的行為受激光束形狀影響，Liedahl研究了不同的噴射形狀如圓筒形、球形等對(duì)碎片行為的影響[22]。圖4為地基激光推移離軌清除系統(tǒng)的組成。

圖3　EDT示意圖和工作原理圖

1.3.2離子束推移離軌

離子束推移離軌(IonBeamShepherd)利用遠(yuǎn)距離發(fā)射的高能離子束與空間碎片產(chǎn)生作用力，降低碎片的軌道高度。由于離子束推移也是非接觸的推移離軌方法，因此在清除過程中不會(huì)與碎片發(fā)生直接接觸，并且遠(yuǎn)離中心線的大角度傳播的等離子體非常稀少，動(dòng)量可忽略不計(jì)，所以不會(huì)對(duì)空間環(huán)境造成更多污染。離子束用于產(chǎn)生碎片的離軌力，是離子束推移離軌清除技術(shù)的核心。離子束推移離軌方法為：首先產(chǎn)生離子束并將其向碎片射出，接著與空間碎片產(chǎn)生作用力使碎片脫離原軌道。由于離子束推移與激光推移技術(shù)一樣都受到形狀影響，針對(duì)該問題Bombardelli研究了球形、圓柱形碎片在受到離子束作用時(shí)的行為[23]；Merino建立了IBIS(BeamInteractionSimulator)仿真模型用來分析、測(cè)試、驗(yàn)證IBS系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)，制定離軌計(jì)劃，同時(shí)還針對(duì)推進(jìn)器需求，分析了離子束特性以及離子束連接清除衛(wèi)星和空間碎片時(shí)的動(dòng)量轉(zhuǎn)移效率[23-24]。對(duì)于GEO區(qū)域的空間碎片，Kitamura使用數(shù)值分析法以及試驗(yàn)，證明了6種GEO空間碎片可以被179天連續(xù)不斷的離子束推移離軌[25]。圖5為離子束推移離軌系統(tǒng)示意圖。

圖5　離子束推移離軌示意圖

1.3.3人工大氣推移離軌

人工大氣推移離軌是推動(dòng)大氣粒子向空間碎片移動(dòng)，致使碎片速度減小，軌道高度降低。大氣粒子可以是以羽狀氣態(tài)形式噴出，也可以是渦流式，但噴射方向是朝向碎片方向[26]。Kofford設(shè)計(jì)出由一個(gè)點(diǎn)火裝置和易燃推進(jìn)劑構(gòu)成的人工大氣傳輸系統(tǒng)[27]。為了使空間碎片再入大氣層，在空間碎片周圍如何產(chǎn)生足夠密度的瞬時(shí)氣態(tài)云也是需要討論的內(nèi)容，文獻(xiàn)[28]對(duì)此進(jìn)行了研究。由于大氣粒子不會(huì)對(duì)衛(wèi)星造成損害，在接觸碎片之后也會(huì)進(jìn)入大氣層，所以人工大氣推移離軌技術(shù)不會(huì)對(duì)空間環(huán)境造成污染，該方法也被認(rèn)為是比較有發(fā)展前景的空間碎片清除技術(shù)之一[29]。

1.3.4太陽輻射光壓推移離軌

太陽輻射光壓推移離軌技術(shù)是在2010年由JAXA首次驗(yàn)證的[30]。當(dāng)某些衛(wèi)星的推進(jìn)系統(tǒng)失效或者推進(jìn)劑不足以使衛(wèi)星完成再入大氣層過程，而所裝載或者附著的太陽帆控制系統(tǒng)仍正常時(shí)，太陽光壓推移離軌方法就可以用于清除這些衛(wèi)星。當(dāng)目標(biāo)的太陽帆被太陽光照射時(shí)，太陽光光子持續(xù)不斷地撞擊太陽帆，太陽帆反射太陽光光子產(chǎn)生推力，隨著力的不斷累積，空間碎片就能被推移出原軌。當(dāng)空間碎片沿著軌道運(yùn)行并遠(yuǎn)離太陽時(shí)，衛(wèi)星軌道的長半軸a會(huì)增大，反之則會(huì)減小，在一個(gè)軌道周期完成時(shí)，長半軸的凈變?yōu)榱恪８鶕?jù)上述變化，可以在衛(wèi)星處于軌道上某個(gè)合適的點(diǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)太陽帆獲得太陽輻射光壓，使軌道降低。Borja在研究中表明，如果要利用太陽光壓方法將一顆地球同步衛(wèi)星推移到軌高235km的新軌道，用時(shí)不會(huì)超過5.8年[31]。然而該方法的缺點(diǎn)是高度依賴太陽帆控制的準(zhǔn)確性，因此Lucking針對(duì)該缺點(diǎn)提出了利用太陽光壓、大氣阻力和地球扁率共同作用來進(jìn)行清除工作[32]。由于大氣密度的影響，太陽輻射光壓方法適用于軌道高度高于750km軌道處的衛(wèi)星。Macdonald在研究中表明，太陽輻射光壓推移離軌技術(shù)對(duì)極軌道碎片的清除效果比對(duì)赤道軌道碎片的清除效果要好[33]。Johnson和Young在文獻(xiàn)[34]中對(duì)幾種太陽帆推移離軌清除技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

1.4接觸推移離軌清除技術(shù)

接觸清除技術(shù)是在清除過程中，清除衛(wèi)星與空間碎片直接接觸從而對(duì)空間碎片產(chǎn)生力的作用，將空間碎片推離原軌。“彈弓”方法和黏附方法是經(jīng)典的接觸離軌清除技術(shù)。圖6為上述兩個(gè)方法的示意圖。

1.4.1“彈弓”推移離軌

4S(Sling-SatSpaceSweeper)是典型的“彈弓”推移離軌清除技術(shù)工具。它是由Texas大學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)可以在空間碎片清除過程中節(jié)省耗能的衛(wèi)星。該衛(wèi)星能夠?qū)⒆ト〉降目臻g碎片朝向地球扔出，通過扔出動(dòng)作獲得的動(dòng)量進(jìn)行下一個(gè)碎片的抓取清除工作，因此可以一次性清除多個(gè)碎片[35]。4S裝置有兩個(gè)相連的收集器，當(dāng)衛(wèi)星上的吊索向空間碎片伸出時(shí)，4S接下來就會(huì)進(jìn)行抓取、自旋加速、驅(qū)逐以及返回4個(gè)動(dòng)作來完成清除工作。Missel針對(duì)4S清除碎片方法，建立了一個(gè)基于角動(dòng)量守恒定律的數(shù)學(xué)模型[36]。文獻(xiàn)[37]中利用遺傳算法分析了4S在不同碎片間移動(dòng)的機(jī)動(dòng)順序。

1.4.2黏附推移離軌

黏附推移離軌技術(shù)也是能夠一次清理多個(gè)空間碎片的方法，由AstroScale提出。該方法中，一個(gè)裝載著推進(jìn)系統(tǒng)的離軌推移結(jié)構(gòu)將被清除衛(wèi)星釋放并黏附到旋轉(zhuǎn)的空間碎片上，將碎片推移出原軌道。清除衛(wèi)星將配備6個(gè)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個(gè)離軌推移結(jié)構(gòu)被釋放之后，清除衛(wèi)星就會(huì)轉(zhuǎn)向另一個(gè)碎片，重復(fù)上述動(dòng)作，由此多個(gè)空間碎片就能一次性清除。推移離軌結(jié)構(gòu)的前部是一個(gè)置有硅黏附混合物的金屬盤，用于與空間碎片的平坦表面進(jìn)行粘附。該過程適用于旋轉(zhuǎn)角速度低于0.017～0.035rad/s的空間碎片。推移離軌結(jié)構(gòu)接近旋轉(zhuǎn)空間碎片的兩種典型方法為：① 沿著碎片的旋轉(zhuǎn)軸；② 垂直于碎片的旋轉(zhuǎn)軸。但無論使用哪種方法，在黏附碎片前，結(jié)構(gòu)與碎片的高度必須同步[38]。

2　非合作目標(biāo)分析

各國的航天任務(wù)包括衛(wèi)星發(fā)射、空間站建立、軌道運(yùn)輸?shù)?，空間碎片清除任務(wù)也是航天任務(wù)的一種并且與軌道服務(wù)任務(wù)相似。然而大多軌道服務(wù)任務(wù)的目標(biāo)都為合作目標(biāo)，空間碎片清除任務(wù)操作的對(duì)象卻是非合作性目標(biāo)，包括火箭上面級(jí)、已失效的衛(wèi)星以及由于衛(wèi)星碰撞或解體而產(chǎn)生的殘骸等等。由于它們都是非合作性目標(biāo)，因此清除衛(wèi)星并不能獲得碎片的詳細(xì)信息，而不同的清除技術(shù)適用于大小、形狀、軌道區(qū)域不同的碎片，所以空間碎片清除任務(wù)顯得更加復(fù)雜和困難。因此為了有效、合理地清除空間碎片，針對(duì)不同碎片制定不同清除任務(wù)是非常重要的。

本節(jié)基于非合作目標(biāo)的物理特性、特點(diǎn)是否已知來對(duì)其進(jìn)行分類。分類結(jié)果如表2，在表中總共有4類非合作目標(biāo)，通過對(duì)每一類目標(biāo)的分析制定清除計(jì)劃，才能夠有效地實(shí)施清除任務(wù)。

圖6　“彈弓”、黏附推移離軌示意圖

類別物理特性特征碎片類型適用的清除技術(shù)一已知已知失效衛(wèi)星增阻離軌、接觸/非接觸推移離軌二已知材料已知火箭級(jí)增阻離軌、接觸/非接觸推移離軌三未知可停靠、行為不可控非本國衛(wèi)星增阻離軌、接觸/非接觸推移離軌四未知未知解體、碰撞所產(chǎn)生的殘骸增阻離軌、非接觸推移“彈弓”推移離軌

對(duì)于類別一的目標(biāo)，由于是失效衛(wèi)星，可以在進(jìn)行捕捉后使用電動(dòng)力系繩使其離軌，如果衛(wèi)星所裝載或附著的太陽帆控制沒有失效，則可以用太陽輻射光壓推移離軌技術(shù)將其推出原軌；對(duì)于類別四的目標(biāo)，由于碎片物理特性和碎片特征都是未知的，所以在沒有進(jìn)行捕捉的前提下，使用增阻離軌或者是“彈弓”方法等。

3　結(jié)語

由于受限于當(dāng)今的技術(shù)條件，空間碎片清除技術(shù)雖然原理可行但卻無法真正實(shí)施，空間環(huán)境的安全威脅仍將越來越大。在今后的研究中，更多有效的空間碎片清除技術(shù)方法會(huì)被提出、分析和實(shí)踐，對(duì)每一種方法如何進(jìn)行、受力特點(diǎn)、操作對(duì)象等內(nèi)容也會(huì)進(jìn)行更加詳細(xì)的討論，對(duì)于非合作目標(biāo)分類和決定對(duì)應(yīng)清除方法的依據(jù)也會(huì)更加細(xì)致。相信空間碎片清除技術(shù)能夠在將來為空間安全、航天任務(wù)安全作出重要的貢獻(xiàn)。

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(責(zé)任編輯楊繼森)

AnalysisandComparisonofSpaceDebrisRemovalTechnology

HUOYu-rong，LIZhi

(AcademyofEquipmentofPLA，Beijing101416,China)

Inordertoensurethesmoothprogressofthespacemissionsandthesecurityofspacecraft,spacedebrisremovaltechnologywaspresentedanditisgrowingrichwithspaceenvironmentalpollutionmoreserious,andsomeofthetechnologyhasbeentestedontheground.Duetothespacedebrisarenon-cooperativegenerallyandnocontrollablepowerplanet,thereisnospacedebrishadbeenclearedyet.Howtoremovethespacedebriseffectivelyandreasonablythatcanavoidthecreationofnewdebrisisachallengeanddifficultyfortheremovalmethod.Theexistingremovaltechnologiesofspacedebriswereanalyzedandcomparedhere,andwedescribedtheframeworkofremovalmethods,andlistedtheadvantagesanddisadvantagesofeachtechnology,anddiscussedthetoolsofeachremovaltechnologyandsummarizedthetrendsofeachmethod.

spacedebris;debrisremoval;non-cooperativeness

2016-05-03；

2016-05-20

空間碎片清理體系與天基清理新技術(shù)研究(2015SQ704102)

霍俞蓉(1992—)，女，碩士，主要從事空間碎片研究。

10.11809/scbgxb2016.09.041

format:HUOYu-rong，LIZhi.AnalysisandComparisonofSpaceDebrisRemovalTechnology[J].JournalofOrdnanceEquipmentEngineering,2016(9):181-187.

V4

A

2096-2304(2016)09-0181-07

本文引用格式：霍俞蓉,李智.空間碎片清除技術(shù)的分析與比較[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2016(9):181-187.