空间碎片清除技术的研究现状及应用前景

空间碎片的应对措施通常有4种：躲避编目大碎片撞击的规避措施、抵御众多小碎片撞击的防护措施、预防新空间碎片产生的减缓措施及治理已形成空间碎片的清除措施。虽然前三种措施可以在一定程度上帮助人们提高航天活动的安全性，预防新空间碎片的产生，但对彻底治理和减少已形成的空间碎片、净化空间环境的作用非常有限，甚至毫无效果。尤其有研究表明[56]，即便不再向太空中发射新的航天器，空间物体之间发生碰撞所产生碎片的速度也会比大气阻力自然清除碎片的速度更快，所以只有预防已不足以维持空间碎片环境的长期稳定。因此，如果想要清除轨道上已存在的空间碎片，彻底治理和保护空间环境，采取主动的碎片清除（Active Debris Removal，ADR）措施十分必要。

清除空间碎片活动通常关注碎片密度高的轨道（例如LEO或GEO），并且对于不同尺寸范围的空间碎片有着相应的清除技术。表8-1归纳总结了已提出的可能用于主动清除空间碎片的主要技术[57，58]，并预测了各技术的应用前景。从表中结果可以看出，不同的清除技术有着各自的应用对象，任何一种方法都无法清除所有轨道和尺寸范围内的碎片，因此根据任务目标的不同，所选取的清除技术也有所区别。

表8-1　主要的空间碎片清除方法(www.xing528.com)

虽然目前已经有大量的空间碎片清除方法被提出，但大部分还处于概念探索或技术研究等理论研究阶段，即使有些技术（如空间拖船捕获离轨技术）已经过演示试验，但也主要是针对较大尺寸的空间合作目标，对于非合作和中小型碎片还较少涉及。另外，目前航天界还未找到一个在技术和经济上都行之有效的空间碎片清除方案，在空间碎片治理中，应该综合发展和应用多种清除方法，构建优势互补、经济有效的综合治理方案。下面将分别介绍这四种主要的碎片清除技术。