空间科学与试验学报

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绳系系统在空间碎片清除中的应用

胡永新, 黄攀峰, 刘习尧

2021, 21(3): 1-8. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2021.03.001

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本文针对空间绳系系统对空间碎片清除问题进行综述分析。在介绍空间碎片及其移除任务现状的基础上,着重介绍了空间绳系系统主动移除技术,主要包括空间绳系机器人、空间绳网以及绳矛系统。在此基础上,对绳系系统主动移除中涉及的关键技术——目标捕获与目标离轨,进行了详细的研究综述与讨论。最后,阐述了空间绳系系统主动碎片移除技术存在的困难及应用前景。

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电动力绳系火箭末级离轨系统动力学与控制研究

张烽, 王小锭, 王长青, 孔令超, 吴胜宝

2021, 21(3): 9-19. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2021.03.002

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电动力绳系离轨技术是一项新颖的被动离轨技术,因其推进剂消耗低、效率高等优势,特别适用于火箭末级快速离轨任务,但也带来了动力学与控制方面的挑战。本文在分析电动力绳系火箭末级离轨任务特点基础上,针对离轨过程的系绳释放开展阶段和电动力辅助离轨阶段,开展了动力学建模及具有工程实用性的控制方案设计,并通过数值仿真验证了方案有效性。最后介绍了电动力绳系离轨系统动力学与控制的国内外试验验证进展,并提出了含末级姿态模拟器的系绳释放地面试验系统方案设想,为后续我国推动电动力绳系离轨技术的进展提供了参考。

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薄膜帆式空间碎片离轨技术进展与应用^*

恽卫东, 房光强, 傅宇蕾, 戴华杰, 郑琦, 王治易, 施飞舟

2021, 21(3): 20-28. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2021.03.003

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本文概述了空间碎片的严峻形势以及未来小卫星星座快速发展对空间碎片的影响,薄膜帆式离轨技术因其成本低、技术成熟度高、对不同规格低轨道类航天器具有很好适用性等优点,成为最易于推广应用于空间碎片减缓的技术之一;梳理了国内外在薄膜帆式离轨技术方面的最新研究进展,对薄膜帆技术最新飞行试验进行了介绍;并提出了薄膜帆式空间碎片离轨主要关键技术,包括离轨效能建模与仿真、碰撞风险分析与防护设计、薄膜帆折叠展开技术和帆面长寿命设计技术等,阐述了关键技术攻关途径和后续发展方向;最后对“金牛座”离轨帆的研制和飞行试验情况进行了介绍,比较了“金牛座”卫星理论与实际离轨曲线,得出按约50%平均阻力面积可预测姿态无控飞行器在薄膜帆作用下的离轨效果,介绍了“金牛座”离轨帆技术的后续发展。

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柔性气阻球帆主动离轨装置及其在轨飞行验证

曹生珠, 王虎, 张凯锋, 张晓敏, 李学磊, 邢振华, 李林, 吴敢, 周超, 李坤, 王健

2021, 21(3): 29-33. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2021.03.004

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由于“星链”等巨型星座的持续部署,低轨空间碎片已经呈现爆发式增长的趋势,急需主动离轨技术以减缓碎片增长。为验证基于球帆的主动离轨技术,开展了针对“北理工一号”(BP-1b)卫星的主动离轨任务设计,建立了BP-1b的轨道力学模型,采用通用轨道设计软件寿命分析模块和NRLMSISE2000大气密度模型,计算了BP-1b的轨道寿命并设计了主动离轨球帆关键参数。完成了直径0.5m球帆设计、研制、系统集成、地面真空环境展开和力学适应性研究,并于2019年7月到8月完成了在轨飞行演示验证。验证结果表明,球帆在轨成功展开并实现了BP-1b卫星的主动离轨。

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《ISO 20893:航天系统——运载火箭轨道级空间碎片减缓详细要求》历程回顾与解读

唐明亮, 古艳峰, 王颖

2021, 21(3): 34-38. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2021.03.005

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本文按照“立项、范围调整、稳步推进”三大主要阶段梳理了国际标准《ISO 2089:航天系统——运载火箭轨道级空间碎片减缓详细要求》的主要研制历程;对标准中避免释放操作性空间碎片、预防在轨解体、预防碰撞、离轨处置、再入等方面的主要内容相关背景和深层次目的进行了解读;并针对国内运载火箭领域的现状,提出了器箭双方发射轨道协调、轨道级受控离轨、大型级段再入方面的相关建议。

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论新时代背景下空间碎片减缓与主动清除的中国方案^*

蔡高强, 王瑞

2021, 21(3): 39-45. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2021.03.006

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当前空间碎片成为全球治理备受关注和亟待解决的问题。空间碎片减缓措施作为传统的治理方式,其现行的行为准则和技术标准在各国实际操作中存在减缓标准执行不到位的问题。空间碎片主动清除作为一种新兴技术治理方式,亟待国际社会通过谈判制定新规则来规制主动清除行为。当前空间碎片治理的紧迫性,需要大国发挥倡导和引领作用来完善其治理结构。新时代中国在全球治理体系中的作用日益凸显,面对空间碎片治理问题,中国应当发挥航天大国的国际担当,充分利用联合国平台,倡导构建空间碎片减缓措施的国际监管框架,并为当前快速发展的主动清除活动制定相应程序规则的治理机制;在国家层面,中国在完成空间碎片监测与应用中心实体建设的基础上,拓展各国对空间碎片监测数据的国际合作以实现数据共享的治理模式;在商业层面,中国在航天商业化浪潮中为国内企业在空间碎片减缓方面提供政策、法律、资金支持,积极促进商业实体参与国际空间可持续性评级,开展良性竞争的治理行动。

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政策与法律

太空交通管理标准体系初探

泉浩芳, 李小龙

2021, 21(3): 46-53. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2021.03.007

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实施太空交通管理,规范太空活动行为准则和交通秩序、及时规避太空风险和太空交通事故的发生成为近年来国际间共议的热点话题。加快构建自主、完备的太空交通管理法规、政策和标准体系,积极参与太空交通国际规则的制定,是确保我国太空资产安全和利益、参与全球太空治理、构建外空命运共同体的必要手段。本文探讨了太空交通管理的概念和范畴,分析了太空交通管理的标准需求,初步设计了太空交通管理标准体系框架,提出了急需标准制修订建议。

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