空间绳系自主机器人卫星的任务结果和远景规划

 STARS(Space Tethered Autonomous Robotic Satellite)项目旨在评估和验证大学卫星太空机械控制系统，特征包括：由母卫星和子卫星（以及将来的子子卫星）组成；可成为使用缆绳的大型空间系统，也可成为进行在轨动态运动的机器人机械系统。该项目开发并发射两颗卫星和一枚探空运载火箭，现正在研发2U CubeSat。第一颗卫星为“STARS”，于2009年1月23日由H-IIA运载火箭发射升空，是一颗母子卫星、绳系卫星，同时还是一颗机器人卫星。2010年8月31日，TSR-S（绳系太空机器人-S）由探空运载火箭S-520-25发射升空，对针对扰动抑制拟定的姿态控制方式和绳系 太空机器人所需姿态变化进行评估和验证。第二颗卫星为“STARS-II”，其于2014年2月28日由H-IIA运载火箭发射升空，任务是300m长的缆绳部署（STARS上留出5m长）和电缆绳（EDT）实验。现在，该项目正在开发“STARS-C”，将于2016年部署在ISS（国际空间站）的轨道上。该卫星是一颗通过100m长的缆绳连接的2U Cubesat。项目目标是执行两类任务，一类任务是太空垃圾清理，另一类是轨道空间升降舱。

一、引言

由于具有轻盈和紧凑储存的优势，绳系卫星系统（TSS）在太空中提供各种引力势应用。因此，过去二十年来，它们已成为研究热点。对现有TSS的认识是缆绳拉伸若干公里至几百公里。实施Gemini-Agena计划、美国和意大利的绳系卫星系统项目，进行太空验证实验。一方面，近年来编队飞行任务和垃圾清除任务均被视为绳系系统的应用。另一方面，DLR（Deutsches Zentrum für Luft-undRaumfahrt）的ROTEX和JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）的7#工程卫星均已作为太空机器人验证实验进行。

为了加速绳系和机器人卫星等这些太空系统的发展，自2005年以来就已开始SATRS项目。近年来，全球已越来越关注皮卫星，可在短期内以较低的成本开发出来，STARS项目就属于其中之一。

2009年1月23日，第一颗卫星“STARS”由H-IIA运载火箭发射升空，是一颗母子卫星、绳系卫星，同时也是机器人卫星。尽管绳系太空机器人的姿态控制由于缆绳伸长比预期的要短而无法进行，但这三个主要特点已在轨道上成功评估和验证。2010年8月31日，TSR-S（绳系太空机器人-S）由探空运载火箭S-520-25发射升空。S-520-25运载火箭的一个实验用于绳系太空机器人，对针对扰动抑制拟定的姿态控制方式和绳系太空机器人所需姿态的变化进行评估和验证。2014年2月28日，第二颗卫星“STARS”由H-IIA运载火箭发射升空，还是母子卫星、绳系卫星、机器人卫星以及STARS。然而，缆绳长300m（STARS上留出5m长）的电动力缆绳（EDT）实验，即使卫星的遥测数据不够，仍需通过轨道姿态的变化评估300m缆绳的展开。现在，该项目正在开发“STARSC”，将于2016年部署在ISS（国际空间站）的轨道上。该卫星为一颗通过100m长凯芙拉Kevlar缆绳连接的2UCubesat。本项目的目标是执行两类任务，一是按照如下情景执行太空垃圾清除工作：绳系太空机器人收集太空垃圾，使用EDT借助洛伦兹力将收集的垃圾转移到重返轨道。另一项是轨道太空升降舱，其可应用于轨道运输、传送以及太空升降舱到地球环境轨道的第一阶段。

二、STARS(KUKAI)

三、TSR-S (通过探空火箭)

四、STARS-II (GENNAI)

五、STARS-C（待发射）

六、STARS-X（未来卫星）

详情见附件1