空間系繩的安全性設(shè)計準(zhǔn)則探討

李愛軍，張叢叢，王長青

（西北工業(yè)大學(xué) 國際空間系繩系統(tǒng)研究中心，西安 710072）

0 引言

繩系衛(wèi)星系統(tǒng)是指借助柔性系繩將兩個或多個衛(wèi)星連在一起飛行的組合體，其用途涵蓋微重力產(chǎn)生、電動力推進(jìn)、繩系交會及捕捉、空間碎片（含微流星體）清除和深空探測等諸多重要領(lǐng)域。由于系繩是這個系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，所以選擇一種合適的系繩是任務(wù)成功的關(guān)鍵。多年來，科研人員進(jìn)行了多次空間系繩試驗，但基本上沒有達(dá)到預(yù)期效果，這與系繩的選擇不當(dāng)有一定關(guān)系。例如，1992年，TSS-1繩系衛(wèi)星試驗中由于纏繞之故使系繩只釋放了268 m[1]；1994年，SEDS-2繩系衛(wèi)星試驗中，釋放出的系繩3.7 d后就被空間碎片切斷[2]；1996年，TSS-2試驗中，系繩可能由于機(jī)械損傷導(dǎo)致電路短路而被燒斷[3]；1998年，ATEX繩系衛(wèi)星試驗任務(wù)中，只考慮了系繩的生存能力而未考慮其展開性能，結(jié)果可能是由于系繩的形狀記憶特性或其他特性而使系繩展開速率改變，從而導(dǎo)致展開失敗[4]。可見系繩的選擇對試驗的成敗有著重要的影響。

考慮空間環(huán)境因素對系繩安全性的影響，本文主要從結(jié)構(gòu)和材料兩方面著手，對系繩的安全性進(jìn)行分析，并結(jié)合歷次空間試驗的結(jié)果，詳細(xì)說明空間系繩在安全性設(shè)計方面應(yīng)注意的問題。

1 系繩的材料

影響系繩安全的空間環(huán)境因素主要有紫外輻射、原子氧以及空間碎片等，其中紫外輻射會導(dǎo)致系繩的性能退化，原子氧會造成系繩的剝蝕老化，而空間碎片的碰撞可能會切斷系繩。……