中国研究人员设计可重复使用的网状薄膜，能自行折叠以多次捕获太空碎片
精选图片： [混合网状薄膜捕获系统的部署顺序示意图；图片来源：Yu et al., Space: Science & Technology 2026]
一组中国研究人员针对轨道碎片清理中最棘手的问题之一：一次性捕获系统的高昂成本：提出了一种新方法。他们的设计发表在《Space: Science & Technology》期刊上，利用嵌入薄膜中的形状记忆合金，该薄膜可以展开、捕获碎片，然后自行折叠，以便在下一个目标上重复使用。
这一概念解决了一个根本性的经济障碍。在2018年的RemoveDEBRIS任务中，空客公司和萨里航天中心证明了轨道网可以成功捕获碎片，但该网是一次性系统。一旦发射，就无法收回或重复使用，这意味着每一块碎片都需要专门的任务，成本极其高昂。
这项由中国科学家余双庆、刘金国和赵鹏远（中国科学院和电子科技大学）开发的新设计，将形状记忆合金线嵌入仅10微米厚的多层柔性薄膜中：大约相当于保鲜膜的厚度。
工作原理
捕获过程始于追踪卫星识别到一块碎片并飞至其旁侧。四个抛射体：论文中称之为”质量子弹”：以30度角发射，每个抛射体通过系绳连接到折叠薄膜的一个角落。当系绳拉紧时，多层薄膜展开并包裹住碎片。
接触时，形状记忆合金线保持薄膜的包裹形状，牢固地固定住碎片。随后，追踪卫星通过系绳将捕获的碎片拖至安全的再入轨道，使其在大气层中烧毁。
关键创新在于释放之后：当施加电流时，形状记忆线恢复到预设的折叠形状，将薄膜拉回存储容器。追踪卫星随后可以前往下一个目标。
薄膜包含四层：用于指挥控制的电子层、用于机载动力的电池层、用于展开和收回的形状记忆合金线层，以及用于结构强度的金属网层。
仿真结果
该研究目前纯粹是数值阶段：技术成熟度1-2级，意味着该概念已通过动态建模得到验证，但尚未进行物理原型或轨道测试。使用多粒子法进行的仿真确定30度是从追踪卫星部署的最佳角度，在2米部署距离处产生3374牛顿的力。
该系统设计用于捕获各种形状的中小型碎片，包括旋转和不规则物体。它不需要目标具有对接接口或具备合作性：这是相对于机械臂方法的重大优势。
研究人员承认存在显著局限性：薄膜必须在仅10微米厚度下承受巨大力量，仿真忽略了太阳辐射压力和大气阻力，并且形状记忆合金在太空热循环条件下的规模化行为尚未完全表征。
更广阔的视野
轨道碎片清除的经济性长期以来一直是该领域的致命弱点。NASA的成本效益分析显示，清除50个统计上最令人担忧的大型碎片物体可带来约30亿美元的风险降低效益。但考虑到轨道上约有40000个编目物体以及来自巨型星座的日益拥堵，主动碎片清除要想变得可行，单个碎片的清除成本必须大幅下降。
形状记忆薄膜概念距离轨道部署还有数年甚至数十年的时间，但它开辟了一条设计路径，使得单一追踪卫星可以在一次任务中处理多个碎片。其他中国团队也在探索补充方法；天津大学的一个团队最近开发了一种使用超弹性镍钛合金的触手状连续体机械臂，用于精细碎片捕获。
婷 翻译