朱佳林，殷新喆，朱 汪，吴 琼，韩润奇，柳翠翠，曾福明，刘 芃

(北京空间飞行器总体设计部，北京 100094)

0 引 言

深空探测采样任务完成后，返回器需以稳定的姿态再入返回(返回器重新进入地球大气层，并在地球着陆的过程称为再入返回)，以确保安全、平稳落入地面指定区域[1]。某深空探测采样因其独特的空间构型布局和任务的复杂性，要求返回器(不具备姿态控制能力)以起旋(返回器与主探测器分离时，绕其分离轴线旋转)分离的方式实现再入姿态稳定。如美国[2-3]发射的“星尘号”、“起源号”和“OSIRIS-REx”，日本[4]发射的“隼鸟”和“隼鸟2号”，以及欧空局[5]未来发射的“MarcoPolo-R号”等深空探测采样返回任务，其返回器均采用起旋式分离，实现再入稳定。

航天器在轨起旋分离方法主要有两种：1)再入返回前,主探测器带动返回器同时旋转，转速达到预设时通过弹射机构将其弹推，如“星尘号”和“起源号”任务返回器；2)通过设置在主探测器和返回器之间的分离机构(如“隼鸟号”和“隼鸟2号”)或是助推小火箭点火，实现返回器在轨起旋分离要求，如“实践十号”[6]返回式卫星。前者对主探测器性能要求较高，且自旋速度较低，需要消耗能源来实现，不利于主探测器的后续拓展任务。而助推小火箭方法主要针对大型返回式卫星，可实时调节在轨姿态，但对返回器位置安装有严格要求。相比之下，针对深空探测再入返回任务，采用无源式起旋分离机构具有质量轻、深空环境适应性强、简单可靠、安装要求低等优点,因此具有更好的应用前景。……