潘仕琦,徐波

1.南京大学 天文与空间科学学院,南京 210023

2.中山大学 航空航天学院,广州 510006

空间绳网作为柔性捕获技术的典型代表,具有便携性好、容错率高、适应性强、对载体影响小等特点,在小行星以及空间碎片的捕获任务中具有良好的应用前景[1]。例如欧空局于2001年提出的ROGER项目,旨在利用空间绳网捕获废弃卫星并转移至坟墓轨道[2-3]。

空间绳网具有复杂的非线性特征,很多研究工作集中于绳网动力学的建模,其中最常用的建模方法就是集中质量法和绝对节点坐标法。文献[4-5]完成了绳网展开的地面实验,实验验证了集中质量法的有效性。文献[6]对集中质量法和绝对节点坐标法进行了比较,说明了二者之间的优缺点。文献[7]提出了一种自碰撞检测算法来完善绳网运动过程中关于缠绕阶段的分析。文献[8]建立了空间绳网展开的有限元模型,分析了各参数对于展开效果的影响。

对于绳网和目标之间的碰撞过程,文献[9]利用冲量和动量理论研究了绳网在撞击过程中的动力学模型。文献[10]利用多体动力学仿真工具研究了绳网捕获目标的过程。文献[11-12]利用有限元离散法引入附加约束对飞网捕获过程进行建模,同时还设计了空间飞网地面碰撞实验验证仿真模型的有效性。

文献[13]基于正交试验对绳网展开参数进行了灵敏度分析。文献[14]提出了一种多目标优化方法设计绳网的参数并进行了地面实验验证。文献[15]提出了一种基于体积、表面积和距离的综合质量指标识别绳网捕获目标的过程是否成功,代替可视化的检验,通过质量指标数值的变化对捕获结果的成功与否进行判断。……