司骥跃，庞兆君，由锰，冯广斌，杜忠华

(1.南京理工大学 机械工程学院,江苏 南京 210094;2.上海航天控制技术研究所,上海 200233)

0 引言

近20年，地球轨道飞行物数量从2000年的约11 000个激增到了2020年的近20 000个，在轨碰撞解体和爆炸解体事件时有发生，严重威胁着空间环境的安全[1-2]。为了应对空间碎片的威胁，人们提出了多种空间碎片清理方法[3-6]，其中空间绳捕方法因其捕获距离远和抓捕容错率高等特点，在空间碎片清理方面具有良好的应用前景[7-8]。

欧洲航天局资助的“ROGER”项目对空间绳网系统的工作流程进行了详细规划[9]。Mao等将一个旋转绳网装置送入太空，并对空间环境下的绳网展开过程进行了初步研究[10]。同时，一些学者和机构开展了关于空间绳网展开及碰撞阶段的试验，包括零重力下的捕获试验和绳网下落试验等，验证了空间绳网方法的可行性[11-13]。英国萨里大学主导的“碎片清除”卫星于2018年4月初通过SpaceX的CRS-14号火箭发射到国际空间站，并在2018年9月19日首次在太空完成绳网抓捕测试[14]。

空间绳网系统的抓捕任务主要包含3个阶段：绳网展开阶段、接触碰撞阶段和网口可靠收紧阶段。其中碰撞、收口阶段主要关注绳网与目标接触后的状态，本文重点关注绳网与目标接触前的展开阶段。目前针对于展开阶段的研究主要集中在动力学建模、参数敏感性分析、高效展开方法3个方面。空间绳网的动力学建模方法主要有弹簧质点法[15-16]和绝对节点坐标法[17-18]。弹簧质点法在绳网展开阶段能够较好地模拟绳网的运动过程[18-19]，且相比绝对节点坐标法具有更高的计算效率，现阶段研究多使用这种方法对绳网进行动力学建模。……