林來興

（北京控制工程研究所，北京 100190）

1 引言

空間碎片是指人類在空間活動過程中遺留在空間的廢棄物。2003 年機構間空間碎片委員會（IDAC）提交給聯(lián)合國外層空間委員會的《空間碎片減緩指南》、2006年2月外空科技小組空間碎片工作組提交的《空間碎片減緩指南修訂草案》以及聯(lián)合國外空委2007年通過的《空間碎片減緩準則》對空間碎片作出了以下基本一致的定義：“空間碎片是指位于地球軌道上或者再入大氣層的非功能性的人造物體，包括其碎片和部件。”美國戰(zhàn)略司令部下屬的空間監(jiān)視網(wǎng)（SSN）監(jiān)視到空間碎片數(shù)量近十年來、特別是近五年來數(shù)量急劇增加，例如直徑大于10cm以上的空間碎片，2006年共監(jiān)測到9 949個，到2010年監(jiān)測到160 914個，上升了1．6倍之多；至于直徑小于10cm 以下的空間碎片，上升速度更快。這說明空間碎片的數(shù)量對空間安全的危害已經(jīng)發(fā)展到嚴峻的程度，特別是在近地軌道，若其數(shù)量達到飽和狀態(tài)，則意味著碎片與衛(wèi)星相碰概率增大，甚至有可能由于碰撞而發(fā)生連鎖反應，使得軌道資源成為廢墟。為此，當今全世界應同心協(xié)力采取有效措施來解決這一問題。

本文將對空間碎片的現(xiàn)狀、來源和觀測方法進行分析與研究；根據(jù)空間碎片特點、大小和所處軌道狀態(tài)，提出具有針對性的各種清理碎片的要求和清理方法。

2 空間碎片的現(xiàn)狀

至今人類的空間活動已有55 年歷史，根據(jù)統(tǒng)計，在這半個多世紀里，全世界總共有4 765次成功發(fā)射，將6 351 個航天器送入軌道（統(tǒng)計截至2010年12月底），進入軌道的質(zhì)量為6 700多噸。據(jù)美國空間監(jiān)視網(wǎng)絡（SSN）觀測（截至2011年7月）：直徑大于10cm（包含地球同步軌道直徑大于1m）的空間碎片約1．9萬多個；直徑在1～10cm 之間的空間碎片有20萬個左右；直徑在1cm～1mm的空間碎片約有3～4千萬個。直徑大于10cm的空間碎片其逐年累積數(shù)據(jù)如圖1所示［1］（截至2011年3月）。

圖1 直徑大于10cm 的空間碎片逐年累積數(shù)據(jù)Fig．1 Yearly data of cumulative space debris（＞10cm）

直徑大于10cm 的1．9萬多個空間碎片在軌道分布如下：

1）近地軌道（軌道高度低于2 000km）

空間碎片約15 500個，占總數(shù)的80%；工作航天器約600個，非工作航天器（廢棄和故障）約2 500個，與任務有關碎片約1 700個，火箭殘骸約1 700個，分裂碎片約9 000個。

2）地球中高軌道（軌道高度2 000～10 000km）

空間碎片約2 500個，占總數(shù)13%。

3）在地球同步軌道（軌道高度36 000km）

空間碎片約1 250個，占總數(shù)7%。

從空間碎片質(zhì)量的分布來看，直徑大于10cm的空間碎片質(zhì)量約占全部質(zhì)量的99%以上，約3 000t，人類在半個多世紀內(nèi)發(fā)射入軌航天器有6 000多噸，而目前留在軌道的上的碎片質(zhì)量將近其一半；這3 000t空間碎片中分布在近地軌道約為2 500t?？臻g碎片質(zhì)量在近地軌道的逐年分布如圖2所示［2］。2001年和平號空間站解體脫離軌道，墜入大氣層燒毀和降落地表面，從圖2可以明顯看到該年碎片質(zhì)量明顯下降。

在地球同步軌道分布的空間碎片近十幾年來一直在增加。雖然有的空間碎片會離開軌道（例如衛(wèi)星壽命終止或者發(fā)生故障），但是每年進入該軌道的空間碎片數(shù)量比離開的多大約1倍。

圖3表示空間碎片數(shù)量在這半個多世紀的增加速度［3］。從圖3分析得到：在空間活動開始后的前45年（1957—2003年）空間碎片平均每年增加250個左右（藍線表示）。從2003年到2010年猛增為每年1 475個左右（紅線表示）。其主要原因是空間碰撞產(chǎn)生數(shù)量巨大的碎片；次要原因是近幾年衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量和空間碎片累積數(shù)量增加，導致一般性碰撞或載荷老化產(chǎn)生碎片的概率也增加；此外還要考慮近十幾年來，小衛(wèi)星、微小衛(wèi)星、納星、立方體星等發(fā)射數(shù)量增加因素的影響。

圖2 空間碎片質(zhì)量在近地軌道逐年分布Fig．2 Mass of space debris in low earth orbit vs．year

圖3 空間碎片增加速率Fig．3 Rate of increase of space debris

空間碎片的在軌壽命與其軌道高度有關。

（1）軌道高度＞2 000km，需要幾百到上千年才會降落到大氣層燒毀；

（2）軌道高度2 000～1 000km，碎片會停留在軌道100年或更長時間；

（3）軌道高度1 000～800km，碎片在軌壽命有數(shù)十年；

（4）軌道高度800～600km，碎片在軌壽命為十幾年。

由于空間碎片數(shù)量隨時間推移一直在增加，若不及時采取措施，對人類的空間探索和利用會造成難以接受的不利影響。

3 空間碎片來源與觀測

3．1 空間碎片來源

具體分析產(chǎn)生空間碎片的來源，可以概括如下：

（1）在軌道發(fā)生碰撞所產(chǎn)生的碎片。這是目前占空間碎片比例最大部分。

例如：在2009年美國銥星33號與俄羅斯失控宇宙2251號衛(wèi)星相碰，產(chǎn)生碎片2 100個，其中“銥星”碎片900多個，宇宙2251號產(chǎn)生碎片1 200多個。

（2）入軌后火箭剩余燃料、衛(wèi)星高壓氣瓶剩余氣體、未用完的電池等，都可能因偶然因素爆炸，產(chǎn)生難以估量的碎片。

（3）固體火箭燃料中添加鋁粉，燃燒產(chǎn)生的氧化鋁向空間噴射，形成空間“沙塵暴”。

（4）飛船和空間站的航天員產(chǎn)生的生活垃圾（如和平號空間站曾經(jīng)向空間拋出大小垃圾約有200多包）。

（5）受空間碎片的影響，航天器表面材料加速剝落成為新的空間碎片。

（6）航天員在空間行走時遺棄的東西（例如扳手、各種工具、手套、攝像機燈器等物品也成為空間碎片）。

（7）壽命終止后的衛(wèi)星或者發(fā)生故障的衛(wèi)星均成為大型空間碎片。

（8）攜帶衛(wèi)星入軌后的末級火箭，留在空間變成碎片。

（9）核動力衛(wèi)星及其產(chǎn)生的放射性碎片。

空間碎片來源中有一種使人最擔心的，就是俄羅斯和美國先后發(fā)射的核動力衛(wèi)星及其產(chǎn)生的放射性碎片。在2000年統(tǒng)計表明這種碎片大約有3t。這些碎片若落入大氣層或最終墜入地球表面，其放射性物質(zhì)對人類將是一個巨大危害。

（10）還有其他一些碎片來源，目前暫時難以確定。

3．2 空間碎片的觀測［4］

全世界對空間碎片監(jiān)視和觀測的系統(tǒng)有許多，下面僅列出典型的幾種。

（1）美國空間監(jiān)視網(wǎng)（SSN）。SSN 從20 世紀60年代初開始組建，是最早且最大的觀測系統(tǒng)?？梢杂^測到近地軌道上直徑大于10cm 和地球同步軌道上直徑大于1m 的空間碎片。

為了達到連續(xù)跟蹤空間碎片運行軌跡，SSN 在全世界分別組建了25個觀測站，可以連續(xù)跟蹤觀測在軌道高度600km 以上的空間碎片。

SSN 觀測設備采用陸基跟蹤無線電雷達。雷達可觀測碎片直徑大小與采用的無線電頻率有關。頻率越高，觀測碎片直徑越?。ǚ直媛试礁撸＠走_頻率與可觀測碎片直徑的關系如表1所示。

表1 雷達頻率與可觀測到碎片的關系Table 1 Radar frequency and the observable debris

SSN 早期采用雷達頻段為UHF，只能觀測到直徑大于10cm 的碎片。美國空軍從2009年開始計劃研制新的空間碎片觀測系統(tǒng)，稱為“空間籬笆”（Space Fence）［5］，準備用來代替SSN，計劃在2015年建成，費用約為35億美元，采用S頻段，預計可提高觀測精度半個數(shù)量級，即可以觀測到直徑2cm 以上的碎片。

除此以外，還有兩種觀測雷達：①“干草堆”（Hay Stack）雷達；②“金石”（Gold Stone）雷達可以觀測碎片直徑為2cm，但是只能跟蹤局部區(qū)域。

（2）德國“跟蹤和成像雷達系統(tǒng)”（Tracking and Imaging Rader，TIRA），現(xiàn)已開始工作，可觀測直徑大于2cm 的碎片，為區(qū)域性觀測。

（3）法國國防部格雷夫斯（GRAVES）雙基地雷達。2009年投入工作，可觀測直徑大于1 m 的碎片，為區(qū)域性觀測。

4 清理空間碎片的原則和要求

清理空間碎片的原則和要求可分為兩個階段：第一階段是對現(xiàn)有空間碎片進行清理；第二階段則對以后要發(fā)射入軌的新衛(wèi)星提出要求。同時在這兩階段期間還需要設置一段過渡時期（例如，設過渡時期為幾年時間，最終規(guī)定發(fā)射要求從××年×月×日開始執(zhí)行）。

4．1 清理現(xiàn)有空間碎片的原則和要求

1）根據(jù)空間碎片現(xiàn)狀分別采用不同的原則和要求

（1）盡快清理近地軌道碎片。這些碎片直徑大于10cm，數(shù)量為1．5萬多個，且擁擠在某些軌道段上，對空間安全的影響最為嚴重。

（2）在一定時間內(nèi)清理地球同步軌道碎片。在這一區(qū)域，碎片與航天器碰撞僅有一定的概率，清理時間可適當放寬。

（3）中軌道（軌道高度為2 000～25 000km）區(qū)域碎片暫可不清理。因為工作衛(wèi)星與碎片的總和數(shù)量到目前為止還處在安全狀態(tài)。

2）近地軌道碎片的清理要求及方法

（1）碎片直徑大于1m，質(zhì)量約在幾百千克到1t之間的碎片，在近地軌道估計占該區(qū)域碎片總數(shù)量10%以上，這個數(shù)值是變化的，當發(fā)生衛(wèi)星碰撞時，其比例會增加，必須盡快采用主動清理碎片的方法。

（2）碎片直徑在0．1～1m 之間，可以被實時觀測，數(shù)量約10 000～12 000個，目前處在比較危險程度。應在規(guī)定時間內(nèi)采用主、被動清理方法。緊急情況下，可以暫時采用規(guī)避軌道機動方法，但是需要耗費航天器的燃料。

（3）碎片直徑在1～10cm 之間，這是目前最難處理的碎片，質(zhì)量一般小于幾千克，有的僅有幾十克。由于無法跟蹤觀測，數(shù)量又很大（約十幾萬個），其危害程度不盡相同?？煞謩e采用可展開／貯存金屬網(wǎng)捕獲碎片方法或被動清理碎片的方法；對直徑在10cm 左右的碎片，采用噴射方法清理也是一個較好的措施。

新的觀測系統(tǒng)（例如“空間籬笆”）開始使用，則可以根據(jù)觀測結果，采用更有效的清理方法。

（4）碎片直徑小于1cm，質(zhì)量低于十幾克，其數(shù)量極大，但相對危害性較小，一般可以忽略。在必要時，對衛(wèi)星關鍵部位和易損表面加裝防撞設備。也可以在必要時，噴射出一些物質(zhì)附著在碎片上面，使其變成較大球狀，以加大氣動阻力，使碎片提早離軌。

3）地球同步軌道碎片的清理原則和要求

目前在該區(qū)域碎片估計在幾百個以上，但直徑較大，地面上能觀測到，目前發(fā)生碰撞概率較小。但是地球同步軌道，傾角為零，在這條狹帶內(nèi)，一旦發(fā)生碰撞，經(jīng)濟損失會很大，同時對全球軍用和民用通信影響更為嚴重。為此應該在規(guī)定時間內(nèi)逐步清理。清理碎片采用主動方式比較合適，特別是采用自主式有控推力的方法。若不能采用自主式時，可用機器人抓捕，然后把碎片推至棄置軌道。在軌航天器可采用規(guī)避軌道機動方法。

4．2 對將來發(fā)射衛(wèi)星的碎片清理原則和要求

在條件成熟時，應規(guī)定所有發(fā)射入軌的衛(wèi)星必須具備清理自身碎片的能力，或者由他人幫助清理（例如“軌道服務公司”），清理費用由衛(wèi)星所有者支付。“軌道服務公司”必須要有嚴格的組織和完善的國際監(jiān)督，例如在聯(lián)合國有關組織管理監(jiān)督下經(jīng)營。根據(jù)衛(wèi)星大小和軌道高低，對其自備清理碎片能力分別有如下要求：

1）近地軌道

（1）大、中型衛(wèi)星（＞1 000kg），要有自備離軌（進入大氣層）能力，采用推力主動離軌方法，最理想的是具備固體小火箭，其次為預留液體燃料；

（2）小衛(wèi)星（＜1 000kg），采用被動系留離軌、機器抓捕等主動清理方法；

（3）微衛(wèi)星和納衛(wèi)星（＜100kg），衛(wèi)星應裝有微型／輕型離軌終端器或沖氣設備（加大氣動阻力等），采用被動離軌方法。

2）地球同步軌道

由于這里大部分都是大、中型衛(wèi)星?？刹捎米詡渫屏﹄x軌方法，把碎片推至棄置軌道。還可采用機器人抓捕，集中一定碎片數(shù)量后，送入棄置軌道。廢棄衛(wèi)星和故障衛(wèi)星在規(guī)定時間內(nèi)不能離軌時，可由“軌道服務公司”清理。

3）其他地球軌道（＜36 000km）

均應具備“碎片軌道清理服務”功能，清理發(fā)生故障或碰撞所產(chǎn)生有危害的碎片。

采取以上清理措施之后，現(xiàn)有空間碎片數(shù)量經(jīng)過若干年，會逐漸減少，最后處在一個安全水平。同時新發(fā)射衛(wèi)星又有自備清理碎片能力。這樣，在達到上述兩項要求以后，就可保持一個安全清潔的空間環(huán)境，寶貴的空間資源得以長久被使用。

5 清理空間碎片方法

清理空間碎片方法比較多，下面討論的各種空間碎片清理方法都是針對第4節(jié)所述情況，根據(jù)軌道高低，碎片大小和數(shù)量等不同的因素，分別采用不同方法。清理空間碎片的方法可分為3種：（1）被動清理方法。不消耗能源，僅依靠外界自然因素來清理碎片，使碎片提早離軌。（2）主動清理方法。需要消耗能源。（3）混合清理方法。主、被動兩者相結合。這些清理方法，有一部分還處在研究設計階段，離實際應用有一定距離，隨著技術發(fā)展，今后將有較大應用價值。

每種清理方法還包括自主和非自主方式。自主方式是指依靠碎片對象本身具備的能力來清理，非自主方式是通過外力施加碎片對象，達到清理目的。為此主動或被動清理方法都有自主和非自主方式。

5．1 被動清理空間碎片方法

被動清理空間碎片有多種方法，這里僅討論針對本文第4節(jié)所需要的幾種。

1）電動系繩離軌終端器［6］

空間系繩早在1970年由意大利人發(fā)明。美國的TUI系繩公司經(jīng)過十幾年研制，最后提出了稱為“電動系繩”的離軌終端器，其結構原理如圖4所示。圖4中下端有一個小盒，存放導電帶，長度根據(jù)需求來決定，一般幾十米到幾千米。衛(wèi)星工作時導電帶儲存在小盒里，衛(wèi)星壽命終止后，小盒自動（或地面站指令）打開，伸出的導電帶有電流產(chǎn)生，與地磁力相互作用產(chǎn)生電動阻力，導電帶與衛(wèi)星形成重力梯度穩(wěn)定姿態(tài)結構，同時也產(chǎn)生氣動阻力，迫使衛(wèi)星提早離軌，最終進入大氣層燒毀。該公司根據(jù)衛(wèi)星質(zhì)量大小和軌道高低（一般都在近地軌道），可生產(chǎn)多種電動系繩離軌終端器。

例1：輕型離軌終端器［7］，導電帶長30 m、寬8cm，收存體積為100mm×83mm×5mm，質(zhì)量約80g。這種輕型離軌終端器用于微衛(wèi)星和納衛(wèi)星。

例2：適用于近地軌道大、中型衛(wèi)星的離軌器，采用鋁制導電帶，長7．5km、質(zhì)量15kg，同時附有15kg末端質(zhì)量（可增加重力梯度穩(wěn)定度和氣動阻力）。其離軌時間與近地點高度和軌道傾角有關，如圖5所示。如1 500kg衛(wèi)星，軌道近地點高度600km、傾角75°，由圖5可知大約在80d后會下降到200km 高度，然后很快下降，最后燒毀在大氣層中。若沒有安裝此設備，衛(wèi)星在軌停留時間至少也要20年。

圖4 電動系繩離軌終端Fig．4 Electric tether de-orbit terminal

圖5 離軌天數(shù)和軌道近地點高度與傾角關系Fig．5 Relationship between deorbit time and orbital altitude and inclination

2）氣動阻力離軌裝置［8］

使用沖氣裝置形成氣球或拋物面形狀，提高氣動阻力，迫使衛(wèi)星提早離軌。圖6表示美國貝爾公司在2004 年研制的“沖氣加固拖曳結構”（Towed Rigidizable Inflatable Structure，TRIS）。圖6中有3條支架（由系繩構成）連接一個大面積的拋物面天線，平時收縮在小盒里。當衛(wèi)星工作壽命終止后，打開伸展支架，沖氣成為拋物面。近地軌道質(zhì)量在500～1 500kg 的衛(wèi)星，所需TRIS 離軌裝置的質(zhì)量、體積和成本如表2所示。離軌裝置一般約占衛(wèi)星總質(zhì)量的1%～1．5%。對500～600km 圓軌道衛(wèi)星來說，其離軌時間大約在0．5～1年之間。

圖6 沖氣加固拖曳結構Fig．6 Towed rigidizable inflatable structure（TRIS）

表2 TRIS離軌裝置的質(zhì)量、體積和成本Table 2 TRIS mass，volume and cost of de-orbiting device

另一種結構為沖氣氣球的氣動阻力離軌裝置，如圖7（a）所示。衛(wèi)星工作壽命終止后，釋放出壓縮氦氣形成氣球。如衛(wèi)星質(zhì)量1 200kg、軌道高度為830km，沖氣成氣球直徑為37m，1年時間離軌，進入大氣層燒毀。若沒有此裝置，衛(wèi)星將在軌道上停留30～40年。氣動阻力離軌裝置還有一種四方形結構，如圖7（b）所示。

圖7 氣動阻力離軌裝置示意圖Fig．7 Aerodynamic drag de-orbiting device schematic

3）太陽輻射壓力離軌方法［9］

在地球同步軌道利用大型太陽帆指向太陽，產(chǎn)生輻射壓力，經(jīng)過連續(xù)不斷工作，衛(wèi)星軌道高度將產(chǎn)生變化，最終迫使衛(wèi)星離開地球同步軌道。這種操作一般都由地面站執(zhí)行，產(chǎn)生足夠輻射壓力需要較長操作時間。由于在地球同步軌道上太陽輻射壓力是衛(wèi)星的最主要攝動力，因此該方法適用于地球同步軌道，特別是當衛(wèi)星推力器發(fā)生故障時，使用這方法作備份，非常有效。

4）制動帆離軌方法

在衛(wèi)星上通過支架伸展薄膜形成各種形狀的帆，從而產(chǎn)生制動阻力，迫使衛(wèi)星提早離軌?？蔀楦鞣N衛(wèi)星研制大小不同的制動帆，一般帆面積為幾平方米到幾十平方米，如圖8所示。這種裝置質(zhì)量輕、結構簡單、成本低，特別適用于近地軌道的微小衛(wèi)星。

圖8 輕型制動帆離軌裝置Fig．8 Light braking panels de-orbit device

5．2 主動清理空間碎片方法

1）推力離軌方法［10］

采用各種推力器，迫使衛(wèi)星離軌，這種方法特點是作用效果明顯、離軌時間短、燃耗較大、成本高。2002年歐洲航天局研究對比了不同種類衛(wèi)星采用的推力離軌方法，表3列出比較結果，表中使用阿拉伯數(shù)字1～6，分別表示其效果從最佳到最差的6個等級（此指表3中具體軌道比較結果，若改變軌道，比較結果可作參考，可能會有一些小變化）。

由表3可知，固體推進器適用于各種衛(wèi)星，其次廣泛適用的是單組元推進器，電推力器對微衛(wèi)星和納衛(wèi)星均不適用，冷氣推力器對一般衛(wèi)星不太適合，可考慮用于納衛(wèi)星和微衛(wèi)星。

表3 各種推力器對不同衛(wèi)星離軌比較結果Table 3 De-orbit results of various thrusters on different satellites

采用推力離軌方法不僅需要耗費較多燃料，而且控制精度的要求較高，若只有推力但無精確控制的能力，則離軌時間會比較長。

2）空間機器人方法

采用具有軌道機動能力的空間機器人，對選定的空間碎片進行抓捕，并集中起來處理。采用和發(fā)展這種方法往往與軍事用途有關。該技術有2個難點，一是如何把抓捕到的碎片集中起來；二是如何清理這些碎片，又不影響到空間環(huán)境。還有一種方法是在具有機動能力的微小衛(wèi)星上安裝機械臂，作用效果和空間機器人類似［11］。圖9 表示這兩種空間機器人抓捕碎片的外觀圖。

3）膨脹泡沫方法［12］

利用衛(wèi)星向空間碎片噴射泡沫，從而增加碎片的面積質(zhì)量比，提高其氣動阻力，最終導致碎片提早離軌，墜入大氣層燒毀。這種方法比較適用于近地軌道的各種碎片。碎片經(jīng)過泡沫包裝后，質(zhì)量密度一般為0．5～1kg／m3。噴射泡沫過程如圖10所示。

圖9 空間機器人抓捕碎片F(xiàn)ig．9 Space robots capture debris

圖10 向空間碎片噴射泡沫過程Fig．10 Spray foam to space debris

碎片離軌時間和泡沫直徑大小有關，可根據(jù)所選定空間碎片的大小和質(zhì)量，確定應該噴射泡沫的程度（直徑）。

噴射泡沫裝置可安裝在近地軌道的衛(wèi)星或飛船上，“噴射泡沫機構”由泡沫貯存箱、可控機械手和噴管等組成；地面的空間碎片觀測系統(tǒng)選定具體碎片目標，設定噴射條件，針對性強，不會產(chǎn)生其它負作用。

5．3 混合清理空間碎片方法

該方法同時具有主動和被動相結合的清理碎片功能。以下介紹兩個實例。

1）制動帆和電動系繩混合方法［13］

立方體衛(wèi)星由歐洲航天局出資組織，英國薩瑞衛(wèi)星技術公司承擔研制。2011 年上半年已經(jīng)完成初步研制工作。立方體衛(wèi)星帆的存貯和展開結構如圖11所示。

柔性制動帆貯存在雙立方體單元上端部件中，下端部件為控制電子設備。當需要時展開成正方形帆，一般面積為4～25m2，然后展開的帆和一定長度系繩連接在一起，成為一套完整的混合清理碎片裝置，最后通過空間對接，把混合裝置固連在碎片衛(wèi)星上，其結構原理如圖12所示。

這種混合清理碎片裝置同時具有帆制動和電動系繩兩種作用的離軌功能，離軌時間更短。此方法特別適用于不具備離軌功能的衛(wèi)星。目前的技術難點，是如何把混合裝置可靠地與碎片衛(wèi)星對接與固連，雖然空間交會對接技術目前發(fā)展比較成熟，但是對非合作目標（例如空間碎片）的對接，仍然存在一定的技術難度。

圖11 立方體衛(wèi)星帆貯存和展開結構圖Fig．11 Cubesat panels storage and expansion structure

圖12 制動帆和電動系繩混合系統(tǒng)展開結構圖Fig．12 Hybrid system of brake panels and electric tether to expand the structure

2）可展開／貯存金屬網(wǎng)捕獲碎片方法

用金屬絲制成巨型捕獲網(wǎng)，直徑可達幾百米到幾千米，當衛(wèi)星飛行任務完成后，根據(jù)地面站指令打開衛(wèi)星上的金屬網(wǎng)，開始捕獲碎片。該方法較適合捕獲近地軌道上直徑小于10cm 的碎片。完成碎片捕獲任務后，衛(wèi)星向金屬網(wǎng)通電，從而與地磁場相互作用，產(chǎn)生制動力，使衛(wèi)星離軌。該方法在地面站控制下，一般不會捕獲不該捕獲的物體?？烧归_／貯存金屬網(wǎng)，已經(jīng)由日本宇宙航空研究開發(fā)機構（JAXA）和日東制魚網(wǎng)公司聯(lián)合研制成功，但尚未進行空間飛行驗證，其結構示意如圖13所示。

圖13 可展開／貯存金屬網(wǎng)捕獲碎片示意圖Fig．13 Expand／storage structure schematic of metal mesh to capture debris

6 結束語

空間碎片已成為人類非常關注的問題。目前空間碎片數(shù)量急增，處于危險階段。除了制定具有國際法律效力的空間碎片管理法規(guī)以外，同時也必須積極開展研究有效適用的清理空間碎片方法。

（References）

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