AEROSPACE SHANGHAI, Volume. 42, Issue 3, 26(2025)

Research on the Enhancement Strategies for the Space Debris Handling Capabilities of China Space Station

Zhen WANG1, Yimin JI2, Guoqing BAI3, and Nengli DONG1、*
Author Affiliations
  • 1China Manned Space Engineering Office,Beijing100032,China
  • 2Shanghai Aerospace Systems Engineering Institute,Shanghai201100,China
  • 3China Astronauts Research and Training Center,Beijing100094,China
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    Figures & Tables(4)
    • Table 1. Classification of hazards caused by space debris impacts

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      Table 1. Classification of hazards caused by space debris impacts

      序号危害类别危害项目详情
      1灾难性 撞击结构解体空间碎片撞击航天器,将航天器部分关键结构打散,导致解体
      2容器爆炸、破裂空间碎片撞击气瓶、燃料贮箱等,导致容器破裂
      3可恢复 撞击表面穿孔空间碎片打穿帆板、舱壁、流体管路、舱外设备等,导致设备损坏,气体、液体泄漏等
      4撞击成坑空间碎片撞击舱外设备和舱体表面,形成凹坑但未击穿,导致设备损坏或功能下降
      5动量传递较大的空间碎片撞击并将动量传递给航天器,导致航天器的轨道及姿态发生改变
      6等离子体 云效应空间碎片与航天器超高速撞击发生气化,形成等离子云,长期依附在航天器四周,可能进入航天器设备内部导致供电等设备故障
      7撞击累计效应改变表面 性能微小空间碎片数量多、密度大,对航天器表面设备可能形成“沙蚀”,导致光学镜头模糊、热辐射及吸收性能被破坏等情况
    • Table 2. Summary of the deficiencies of CSS in handling space debris

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      Table 2. Summary of the deficiencies of CSS in handling space debris

      序号不足详情
      1空间碎片监测手段单一,能力弱目前空间碎片监测主要依赖于地基监测手段,存在手段单一、监测能力弱的问题
      2空间站薄弱环节 防护能力不够随着空间碎片环境的日趋恶化,舱外电缆、管路、舱门等重要、关键设施设备,还存在被动防护的薄弱环节
      3舱外设备设施撞击事件检测能力偏弱只具备对密封舱舱体的撞击感知能力,针对辐射器、太阳电池翼等外露设备的撞击事件感知能力不足,部分区域的撞击事件存在不可检测问题,检测能力偏弱
      4应急响应和处置 能力不强对于撞击导致空间站部分功能或能力损失的响应能力不足,识别相应故障的自动化程度不高;针对碎片撞击导致的舱体泄漏、发电能力损失等有时效性要求且影响重大的突发事件的天地协同处置能力需持续加强
    • Table 3. Technical challenges to be overcome for 3D printing protective structure in orbit

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      Table 3. Technical challenges to be overcome for 3D printing protective structure in orbit

      序号技术难点详情
      1基于在轨3D打印的防护结构设计技术3D打印防护结构需要同时满足超高速冲击和在轨可打印两方面需求,结合3D打印的结构设计优势,可以采用复杂的几何形状和内部结构,以提高防护结构的坚固性和吸能性能,同时最大限度地减轻质量,目前对这一领域的研究尚不充分
      2高性能复合材料及工艺兼具耐空间环境特性和3D打印性能的高性能复合材料是空间碎片防护结构在轨3D打印的基础。空间碎片防护材料,不仅需要有耐空间高低温、原子氧/紫外辐照等性能,还应当具有足够的韧性和抗冲击性,在高速碎片撞击时能够有效吸收能量和保护航天器的安全,需要对满足这一需求的相关材料展开研究
      3在轨3D打印防护结构对于空间碎片超高速撞击响应机理3D打印防护结构的空间碎片防护性能研究仍处于起步阶段,对其超高速损伤特性和防护性能缺乏了解。因此,在完成结构设计和材料选型后,需进一步开展相关研究,验证防护结构在高速撞击下的防护效果
    • Table 4. Summary of the shooting inspection methods

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      Table 4. Summary of the shooting inspection methods

      序号方法详情优点缺点
      1航天员舱内拍摄航天员定期在舱内通过高清相机在舷窗处对舱外部分区域进行拍摄巡检

      成本低;

      实施方便

      受限于舷窗视场,舱外覆盖区域较小
      2航天员出舱拍摄利用航天员出舱时机,航天员使用舱外手持相机对空间站舱外进行拍摄巡检能获得较为清晰的局部特写照片

      成本较高;

      受限于航天员舱外活动区域限制,舱外覆盖区域有限

      3机械臂巡检拍摄利用机械臂上已配置的相机,定期进行舱外巡检

      成本适中;

      效率较高

      受限于机械臂运动区域,舱外覆盖区域有限;

      照片清晰度相对不高

      4飞行器接近拍摄利用神舟载人飞船、天舟货运飞船交会对接和分离撤离过程近距离对空间站部分区域进行巡检

      成本低;

      实施方便

      舱外覆盖区域较小;

      照片清晰度相对不高

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    Zhen WANG, Yimin JI, Guoqing BAI, Nengli DONG. Research on the Enhancement Strategies for the Space Debris Handling Capabilities of China Space Station[J]. AEROSPACE SHANGHAI, 2025, 42(3): 26

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    Paper Information

    Category: General System and Spacecraft

    Received: Apr. 7, 2025

    Accepted: --

    Published Online: Sep. 29, 2025

    The Author Email:

    DOI:10.19328/j.cnki.2096-8655.2025.03.004

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