题目：空间系绳离轨技术研究

空间系绳包括导体系绳和非导体系绳，它们在废弃航天器离轨中的原理不同。导体系绳借助它与地磁场的作用产生洛伦兹力进行离轨，只能用于LEO轨道的废弃航天器。非导体系绳利用动量矩守恒原理，即两个用系绳连接的质量体在系绳伸展后，角动量和能量从下端物体转移到上端物体，因此，切断系绳后，上端物体的速度大于它的轨道速度，进入一个远地点更高的轨道，而下端物体的速度小于它的轨道速度，进入一个近地点更低的轨道，由于不需要利用地球的地磁场和空间等离子体，这种方法可用于GEO轨道的废弃航天器离轨。 电动系绳离轨效果显著，无需消耗推进剂，是处理LEO轨道废弃航天器的最有效手段。本文不仅介绍了利用电动系绳进行离轨的原理，而且给出了电动系绳离轨装置所需的硬件及其设计要求；给出了电动系绳离轨装置的控制策略和工作过程。之后利用系绳运动方程对电动系绳离轨的效能进行了仿真分析并与传统的离轨方法进行了比较，结果显示，利用电动系绳不仅可以大大减小离轨的面积时间积，降低离轨装置的质量和尺寸，而且具有许多传统离轨方法不具有的优势。 经过初步的设计与分析，利用系绳的动量交换是可以实现GEO轨道的废弃航天器离轨的。文中给出动量交换所需配重物的选取方法，求解了完成静止轨道航天器处理所需的系绳长度和系绳伸展和回收控制律，得出了处理之后的航天器轨道与运行中的系绳张力公式。最后，利用软件对空间系绳的动量交换离轨进行了仿真并与推力器离轨方法进行了比较，结果显示，利用空间系绳的动量交换离轨可以实现GEO轨道的废弃航天器离轨，但这种方法会大大增加离轨的成本，而且离轨效果较差。