中国研究人员设计可重复使用自折叠网膜，实现多次太空碎片捕获
特色图片： [混合网膜捕获系统部署序列示意图；图片来源：Yu et al.，Space: Science & Technology 2026]
中国研究团队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成本——提出了一种新方法。他们的设计发表在《Space: Science & Technology》期刊上，采用嵌入薄型薄膜中的形状记忆合金，能够展开、捕获碎片，然后自行折叠复原，用于下一个目标的重复使用。
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，这意味着每个碎片都需要其专属任务，成本极其高昂。
这项新设计由中国科学院和电子科技大学的研究人员于双庆、刘金国和赵鹏远开发，将形状记忆合金丝嵌入仅10微米厚（约相当于保鲜膜的厚度）的多层柔性薄膜中。
工作原理
捕获序列始于追踪卫星识别到碎片并飞至其旁侧。四个抛射体（论文中称为”质量弹丸”）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上。当系绳拉紧时，多层薄膜展开并铺开，包裹住碎片。
接触时，形状记忆合金丝保持薄膜的包裹形状，牢固地固定碎片。追踪卫星随后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，形状记忆丝恢复到预先设定的折叠形状，将薄膜拉回存储容器中。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、用于机载电源的电池层、用于部署和回收的形状记忆合金丝层，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模拟阶段，技术成熟度等级为1-2，意味着该概念已通过动态建模验证，但尚未进行物理原型或轨道测试。使用多粒子方法的仿真确定了30度是追踪卫星的最佳部署角度，在2米的部署距离下产生3，374牛顿的力。
该系统针对各种形状的中小型碎片设计，包括旋转和不规则物体。它不需要目标具有对接接口或进行配合，这是相比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微米的厚度下承受巨大的力，仿真忽略了太阳辐射压和大气阻力，并且形状记忆合金在太空中热循环条件下的大规模行为尚未得到充分表征。
更宏观的视角
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的成本效益分析表明，移除统计上最令人担忧的50个大型碎片物体可提供约30亿美元的风险降低效益。但考虑到轨道上约有40，000个已编目物体以及巨型星座带来的日益拥堵，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，但它开辟了一条通往未来的设计路径——单颗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互补性方法；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