隨著人類對(duì)太空研究的深入,越來(lái)越多的國(guó)家投入到了航天領(lǐng)域的研究之中,各國(guó)的航天活動(dòng)也日益增加。然而這些航天活動(dòng)不可避免地會(huì)在太空中留下一些無(wú)用的碎片殘骸。許多在軌航天器在完成既定任務(wù)后也未能及時(shí)脫離軌道,成為了空間中的廢棄航天器。這些空間目標(biāo)在占用了有限空間資源的同時(shí),還可能與在軌航天器發(fā)生碰撞,進(jìn)而影響航天活動(dòng)的開(kāi)展,給未來(lái)進(jìn)一步的航天活動(dòng)增加了難度及風(fēng)險(xiǎn)。因此,對(duì)廢棄航天器進(jìn)行快速離軌成為了航天領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向,這將有助于維護(hù)空間環(huán)境的清潔。近年來(lái),電動(dòng)力繩離軌方法因其質(zhì)量低、消耗小、效率高而被視為較為理想的離軌方法,并受到了許多研究人員的關(guān)注。但由于該離軌方法尚不成熟,還需進(jìn)一步的研究,因此目前并未用于實(shí)際航天器的離軌。針對(duì)電動(dòng)力繩系統(tǒng)的離軌效率問(wèn)題,本文首先建立了航天器運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,所受攝動(dòng)力模型及電動(dòng)力模型,并介紹了相關(guān)參考坐標(biāo)系,國(guó)際參考地磁場(chǎng)模型及國(guó)際參考電離層模型。然后,在建立了航天器模型及空間環(huán)境模型的基礎(chǔ)上,采用仿真的方法,驗(yàn)證了電動(dòng)力繩系統(tǒng)用于航天器離軌的有效性�？紤]到系繩外層是否包裹絕緣材料會(huì)影響繩上電流特性,本文針對(duì)絕緣系繩和裸露系繩,分別分析了系繩參數(shù)及... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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美國(guó)空間監(jiān)測(cè)網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)的空間目標(biāo)數(shù)量（圖片來(lái)源于NASA）

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-2-圖1-1美國(guó)空間監(jiān)測(cè)網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)的空間目標(biāo)數(shù)量（圖片來(lái)源于NASA）圖1-2近地軌道空間碎片分布（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）一旦航天器與其他空間目標(biāo)發(fā)生碰撞，不但可能直接導(dǎo)致航天器的失效，同時(shí)也會(huì)在碰撞過(guò)程中產(chǎn)生更多的空間碎片，進(jìn)一步污染空間環(huán)境。例如：2009年2月10日，美國(guó)銥衛(wèi)星公司的“銥33”商用通信衛(wèi)星與俄羅斯已報(bào)廢的“宇宙2251”軍用通信衛(wèi)星在西伯利亞上空相撞。此次相撞使銥衛(wèi)星公司提供的服務(wù)受到影響。同時(shí)，空間中的碎片數(shù)量也因此急劇上升。這一相撞事故產(chǎn)生了將近3000片10厘米以上的空間碎片，大大增加了在軌航天器的安全風(fēng)險(xiǎn)[2]。因此，為了保護(hù)空間環(huán)境，并為未來(lái)的航天活動(dòng)提供更好的安全保障，世界各國(guó)都應(yīng)努

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-圖1-3典型電動(dòng)力繩系統(tǒng)（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）1.2.2電動(dòng)力繩試驗(yàn)項(xiàng)目自從上世紀(jì)八十年代電動(dòng)力繩系的概念被提出后，許多國(guó)家和機(jī)構(gòu)陸續(xù)開(kāi)展了電動(dòng)力繩系相關(guān)的研究。其中，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、意大利航天局（ISA）、日本宇航航空開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）等研究機(jī)構(gòu)先后進(jìn)行了一些電動(dòng)力繩在軌試驗(yàn)任務(wù)。表1-1為部分典型的電動(dòng)力繩試驗(yàn)。這些試驗(yàn)，雖然許多并未完全成功，但是初步驗(yàn)證了電子收集與發(fā)射裝置的性能、系繩展開(kāi)釋放裝置的可靠性，驗(yàn)證了電動(dòng)力繩在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流以及電動(dòng)力繩用于航天器軌道機(jī)動(dòng)的可行性，為未來(lái)更加深入的研究奠定了基矗另一方面，這些試驗(yàn)也暴露了目前電動(dòng)力繩離軌方式尚不完善之處，有待解決，為未來(lái)的研究指明了方向。表1-1部分典型的電動(dòng)力繩試驗(yàn)[7]-[12]項(xiàng)目名稱發(fā)射日期研究機(jī)構(gòu)繩系長(zhǎng)度主要試驗(yàn)項(xiàng)目CHARGE-21985.12NASA/ISAS500m電子的收集與發(fā)射CHARGE-2B1992.5NASA/ISAS500m電子的收集與發(fā)射TSS-11992.7NASA/ASI268m（計(jì)劃20km）系繩的展開(kāi)釋放感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流的產(chǎn)生SEDS-11994.5NASA20km系繩的展開(kāi)釋放與控制PMG1993.6NASA500m電流的雙向耦合能力SEDS-21993.5NASA20km系繩的展開(kāi)釋放與控制TSS-1R1996.5NASA19.7km（計(jì)劃20km）電流、電壓的響應(yīng)電動(dòng)力效率ProSEDS(任務(wù)取消)2003.3NASA5km裸線的電子收集效率裸繩的電流產(chǎn)生能力T-Rex2010.3ISAS/JAXA300m空心陰極快速點(diǎn)火HTV62016.12JAXA700m空間碎片移除

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]空間碎片天基主動(dòng)清除技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 曹喜濱,李峰,張錦繡,Richard Muriel.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(04)
[6]電動(dòng)力繩系研究進(jìn)展[J]. 蔡洪,楊育偉,郭才發(fā).  宇航學(xué)報(bào). 2014(11)
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[8]非線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)下空間碎片碰撞概率計(jì)算的研究[J]. 許曉麗,熊永清.  天文學(xué)報(bào). 2011(01)
[9]空間目標(biāo)碰撞概率計(jì)算方法研究[J]. 白顯宗,陳磊.  宇航學(xué)報(bào). 2008(04)
[10]空間碎片預(yù)警中的碰撞概率方法研究[J]. 程陶,劉靜,王榮蘭,于有成.  空間科學(xué)學(xué)報(bào). 2006(06)

博士論文
[1]空間目標(biāo)軌道預(yù)報(bào)誤差與碰撞概率問(wèn)題研究[D]. 白顯宗.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[2]電動(dòng)力繩系離軌系統(tǒng)的建模與動(dòng)力學(xué)分析[D]. 徐大富.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[3]繩系衛(wèi)星釋放和回收的動(dòng)力學(xué)控制[D]. 文浩.南京航空航天大學(xué) 2009

碩士論文
[1]高軌航天器近距離交會(huì)任務(wù)規(guī)劃研究[D]. 高澤天.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]電動(dòng)力纜繩離軌特性研究[D]. 劉文佳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3440240