刘晓光，路 勇*，原 慜

（1. 哈尔滨工业大学 机电工程学院，哈尔滨 150001；2. 西安夏溪电子科技有限公司，西安 710061）

0 引言

随着外太空探索活动的日益增加，越来越多的任务相关航天器和火箭在退役后成为空间碎片并在轨道上自由漂浮。由于缺少大气和其他阻尼效应，这些空间碎片的轨道高度自然衰减通常需要数十年甚至上百年，其存在本身对轨道上正常运行的航天器构成极大的威胁。因此，国内外航天机构、高校等都在积极研发空间碎片清除技术，将碎片推向“墓地轨道”或使其坠入大气层烧毁。

空间碎片的一个重要运动特征是无规律翻滚，且极可能是高速翻滚，旋转速度可达几到几十(°)/s。翻滚运动成因复杂，可能源于失效前的剩余角动量或者失效后自由漂浮时受到空间摄动力矩的影响。若用服务航天器上的机器臂末端抓捕装置直接抓捕此类高速翻滚运动目标，则服务航天器的失控风险很大，故应在抓捕前对目标进行消旋处理，即通过某种方法主动使翻滚目标降速甚至静止或者使其保持与服务航天器相对静止。

非接触消旋方法以其无碰撞的安全特性得到国内外学者的广泛研究。其中，由于空间碎片大多含有导电材料，所以基于导体和磁场之间的电磁相互作用进行消旋的方法被认为极具应用潜力。文献[11-12]中提出基于涡流效应的消旋方法，主要是采用类似直线感应电机型电磁线圈或者高温超导线圈构建源磁场。尽管高温超导材料可以显著增大磁场强度和由此产生的电磁消旋力矩，但本文更关注于利用磁场的主动旋转进行电磁消旋的方式，也即旋转磁场式电磁消旋方法。……