The escalating accumulation of orbital debris threatens the sustainability of space operations, necessitating active removal solutions that overcome the limitations of current fuel-dependent methods. To address this, this study introduces a novel remediation architecture that integrates a mechanical clamping system for secure capture with a high-efficiency, solar-powered NASA Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) and autonomous navigation protocols. High-fidelity simulations validate the architecture's capabilities, demonstrating a successful retrograde deorbit from 800 km to 100 km, <10m position Root Mean Square Errors (RMSE) via radar-based Extended Kalman Filter (EKF) navigation, and a 93\% data delivery efficiency within 1 second using Delay/Disruption Tolerant Network (DTN) protocols. This approach significantly advances orbital management by establishing a benchmark for renewable solar propulsion that minimizes reliance on conventional fuels and extends mission longevity for multi-target removal.


翻译:轨道碎片日益累积威胁着空间运行的可持续性,亟需克服当前依赖燃料方法局限性的主动清除方案。为此,本研究提出一种创新的清除架构,该架构将用于安全捕获的机械夹持系统、高效太阳能驱动的NASA进化型氙推进器(NEXT)及自主导航协议相集成。高保真仿真验证了该架构的性能:成功实现从800公里至100公里的逆行离轨,基于雷达的扩展卡尔曼滤波(EKF)导航实现小于10米的位置均方根误差(RMSE),并利用延迟/中断容忍网络(DTN)协议在1秒内达到93%的数据传输效率。该方案通过建立可再生太阳能推进的基准,显著减少对传统燃料的依赖并延长多目标清除任务寿命,从而实质性推进了轨道管理技术的发展。

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