孙永军，王 钤，刘伊威，谢宗武，金明河，刘 宏

(哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室， 黑龙江 哈尔滨 150001)

随着世界各国航天活动的发展，有限的轨道资源在逐渐减小[1]。据分析，全球每年约有80～130颗卫星需要发射[2]，而且每年的数量还在逐渐增加。自从第一颗人造卫星发射以来，目前在轨已有人造卫星多达数千颗。无论在轨的卫星目前是处于失效还是运行状态，它们都在占用着有限的轨道资源。除此之外，发射卫星后火箭残骸，甚至是航天器事故带来的空间碎片，都会导致宝贵的轨道资源变得越来越少[3-4]。因此，各个国家均针对航天活动的可持续发展开展了大量研究[5]。

目前的研究热点主要集中在两大应用方向：一是针对航天器的在轨服务[6]；二是空间碎片的清除[7]。在轨服务是针对那些发生故障(如太阳帆板未正常展开)或推进剂耗尽但其他部组件仍可正常工作的卫星，以及需要维护、维修部组件的航天器。通过加注推进剂、维修故障、更换元器件等操作，延长航天器使用寿命，实现在轨服务，维持目标航天器继续在轨运行，降低航天发射成本[8-9]。空间碎片清除是指通过合适的手段将地球低轨道碎片送入大气层烧毁，高轨道的碎片拖入坟墓轨道，完成太空环境清理，进而重复利用轨道资源[10-12]。

无论是在轨服务还是空间碎片清除，它们均涉及一项关键技术——非合作目标捕获[6]，它是实现在轨服务及空间碎片清除的关键。十几年前，欧洲、美国、日本等发达地区已经启动了相关研究，提出了概念计划和演示验证规划[13-14]。……