隨著纖維制備技術的發展，芳香族聚酰胺纖維、聚芳酯纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚酰亞胺纖維等高性能有機纖維的綜合性能得到了進一步提升。高性能纖維編織繩索具有輕質、高強高模、耐磨、可設計性強、易加工等優點，在眾多領域成功替代金屬繩索，倍受空間探測和新型航天器輕量化結構設計研究人員的青睞。

芳綸( Kevlar) 纖維具有高強度、高模量和耐高溫等一系列優異性能。芳綸增強復合材料可用于雷達天線罩、火箭整流罩和發動機殼體等，在提高性能的同時有效地降低結構質量^[1]。聚芳酯纖維具有優異的抗蠕變性能和化學穩定性，曾用于勇氣號和機遇號火星車的著陸緩沖氣囊以及好奇號火星車的著陸制動器繩索，未來有望應用于火星服、充氣式著陸減速器和居住艙等火星探測裝備^[2]。超高分子量聚乙烯( UHMWPE) 纖維其比強度可達到370 cN/tex，具有非常優異的拉伸強度，常應用于輕便的防彈材料和繩纜。聚酰亞胺( PI) 纖維具有出色的熱穩定性、耐輻射和介電絕緣性能，常用于航天器輕質隔熱材料、結構材料與輻射防護材料等。

高性能纖維編織繩索主要采用二維編織技術，繩索分為管狀編織繩索和帶狀編織繩索，管狀編織繩索又分為中空編織繩索、雙層編織繩索和包芯編織繩索。制備工藝決定了編織繩索是多層次的纖維結構集合體，宏觀上有中空、雙層、包芯和帶狀結構，細觀上是從纖維單絲、纖維束、編織紗到多樣的編織結構，為滿足特定應用提供了靈活的可設計性。

編織的繩索作為關鍵部件在航天器中的應用場景主要有3種:空間系繩、桁架式網狀可展開天線和熱刀壓緊釋放裝置。除此之外，還有空間站機組人員執行任務時，跑步機隔振穩定系統、臨時阻力運動裝置等的阻力繩索和連接返回艙和降落傘的垂掛吊索等。

空間系繩（圖1）是利用幾公里甚至幾百公里長的繩索，將衛星、空間站、飛船等航天器連接在一起構成的飛行系統^[3]。繩索除需要將銅或鋁嵌入系繩作為導電材料的電動力系繩外，大部分系繩由芳綸、超高分子量聚乙烯等高性能纖維材料制成，實現了系繩質量和強度之間的平衡。

圖1 空間系繩

桁架式網狀可展開天線（圖2）的反射面由柔性金屬網和編織繩索相互交織形成的索網構成，索網結構在一定程度上解決了天線口徑和質量之間的平衡問題，滿足星載天線輕量化和大型化的需求^[4]。

圖2 網狀可展開天線

熱刀壓緊釋放裝置( HDRS)（圖3） 是實現航天器和附件之間連接，入軌后又按規定要求解除約束的機械裝置。熱刀壓緊釋放裝置由編織繩索和陶瓷熱刀組成。熱刀 HDRS 的釋放是航天器在軌的一次性動作，要求在規定時間內完成，編織繩索的熔斷溫度和張力是熱刀 HDRS 研制過程中重點關注的問題。目前熱刀 HDRS 的繩索材料主要采用 Kevlar纖維^[1]。

圖3 熱刀壓緊釋放裝置

由于芳綸、聚芳酯等合成纖維材料固有的粘彈性，合成纖維繩索在載荷作用下表現出明顯的時間依賴性，如蠕變和應力松弛行為。在長時間服役過程中，編織繩索在真空、高低溫交變、輻射、原子氧等空間環境下的蠕變和應力松弛行為，成為其發展和應用的關鍵因素。

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參考文獻：

     [1]丁許,孫穎,羅敏等.航天器用高性能纖維編織繩索研究進展[J].紡織學報,2021,42(12):180-187.DOI:10.13475/j.fzxb.20200907708.

     [2]丁許,孫穎,魏雅斐等.芳綸纖維二維編織繩索的拉伸及應力松弛性能研究[J].產業用紡織品,2020,38(04):17-24.

     [3]孟中杰,黃攀峰,魯迎波等.在軌服務中空間系繩的應用及發展[J].宇航學報,2019,40(10):1134-1145.

     [4]邢恩振. 空間可展結構中繩索動力學的研究[D].北京理工大學,2015.