空间碎片移除势在必行

正国际空间碎片研究之父、美国宇航局空间碎片计划首任首席科学家凯斯勒曾于1978年提出"凯斯勒灾难"的概念。他指出,当近地轨道上的卫星碎片等太空垃圾多到一定程度,人造卫星和航天器会时常遭到撞击,由此滚雪球般产生更多碎片,最终将迫使人类不得不放弃继续发射卫星到这一区域。据专家估算,地球周边的太空中直径大于10厘米的碎片已经超过2.3万个。人类已处于"凯斯勒灾难"的边缘,清理太空垃圾刻不容缓。     

空间碎片对长寿命低轨遥感卫星的影响研究

<正>从当前我国卫星技术的发展来看,低轨遥感卫星的设计寿命要求逐渐从2~3年提高到5~8年,遭受空间碎片撞击的概率大幅提高,空间微小碎片对卫星的累积撞击效应的危害性研究也日益受到重视。俄罗斯的和平号空间站在轨飞行15年,其70%的外体遭受到腐蚀,坚固程度下降了约60%,美国的"长期暴露装置"(LDEF)在轨运行了5.75年后回收,地面检测到的撞击坑达34000个,其中85%以上是微小碎片撞击形成的。现对卫星遭受空间碎片的影响及其危害进行分析,为长寿命低轨遥感卫星的空间碎片防护设计提供思路,提高卫星在轨运行的可靠性。     

空间垃圾知多少

30多年的空间飞行活动,往外层空间注入了数千个人造物体,使地球周围的环境发生了很大的变化。空间飞行活动给外层空间环境带来许多不利影响,除了污染之外,最突出的是空间垃圾问题。空间垃圾给运行的卫星带来危险,其碎片落到地球上危害着公共安全,已经构成潜在的严重威胁。据1988年6月30日美国“航宇局卫星形势报告”的资料提供,当时跟踪的在轨空间物体共7184个(见表1),其中至少95％是无用的空间垃圾——不再工作的有效载荷、用过的火箭级、脱落的螺帽和螺栓,以及爆炸碎片。另一份有关空间轨道垃圾的报告也指     

太空垃圾——待解的难题

废弃的卫星、剥落的隔热瓦、燃料舱的残片……这些空间碎片就像地球上的垃圾一样,已经开始威胁到地面上的安全了。多达9000多块太空垃圾正飘浮在地球轨道上,它们的数量还在不断增加,总质量已超过5500吨。     

一箭送三颗技术科学试验卫星升空

7月20日7点37分,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,以"一箭三星"方式,成功将创新三号、试验七号和实践十五号三颗技术科学试验卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。三颗卫星主要用于开展空间碎片观测和空间机械臂操作等空间维护技术科学试验。这是长征系列运载火箭的第179次发射。     

天基连续毫米波空间碎片探测雷达方案设想

<正>1空间碎片的尺寸和分布特性空间碎片是指除正常工作的航天器外所有在轨的人造物体,包括失效载荷、火箭残骸、操作性碎片、由爆炸和碰撞产生的残碎片、固体火箭的燃烧剩余物、核动力卫星泄露的冷却剂以及航天器老化而脱落的表面材料和组件等。据统计,目前已经有约6000t太空垃圾在绕地球飞速运转。目前能够编目跟踪的尺寸在10cm以上的空间碎片约有1.8万个,1~10cm以下的空间碎片据估计有70万个。     

太空垃圾已成灾

欧空局最近公布研究结果称，在距离地面几百千米的太空轨道上，目前有大约7万到12万件尺寸超过1厘米的太空垃圾，它们对在太空中执行使命的卫星和飞船构成了严重的安全隐患。据分析统计，到2003年底，已经被有关方面登记造册的太空垃圾数量就高达1万件，而总数量则在7万到12万件。这些垃圾大小不一，有的只是小的碎片，     

太空首次上演追尾事故——美俄卫星太空相撞

2009年2月9日,美国"铱"通信卫星星座的33号卫星和俄罗斯的报废卫星"宇宙2251"在780千米高度相撞,两星顿时化为两团碎片云,继续在轨道上飞行,这是人类航天史上第一次发生正式的卫星相撞,给外层空间的管理和控制提出了新的课题,空间碎片也俗称太空垃圾,本文将同时使用这两个称呼.     

国外空间碎片清除最新发展

正1空间碎片环境加速恶化,空间碎片主动清除势在必行空间碎片是人类探索和利用外层空间的产物,通常包含失效航天器、火箭体、剩余燃料及气体、航天器材料、生活垃圾等。根据欧洲航天局(ESA)2020年底发布的信息,地球轨道上尺寸大于10cm的空间碎片超过3.4万个,尺寸1～10cm的空间碎片超过90万个,尺寸0.1～1cm的空间碎片约1.3亿个。     

太空垃圾的危害

航天技术的不断发展,使全世界发射的卫星数目越来越多,外层空间的垃圾也随之增加,因而空间垃圾的危害日趋明显。太空垃圾危害的主要表现是:在空间与运行的人造卫星发生碰撞,毁坏卫星并威胁航天员的安全;在军事上对世界和平有不利影响;光学污染有碍光学和射电天文学工作等。此外,空间垃圾一旦坠落到地球上,还会造成生命财产的损失,有时还发生放射性污染。太空垃圾与运行的卫星发生碰撞造成的破坏程度取决于两个因素:空间垃圾的质量和速度。一般来说,大于0.01厘米的空间垃圾对卫星的主要影响是使表面凹陷和磨损,大于0.1厘米的空间垃圾会影响卫星结构,     

有6004个物体绕地球运行

到1986年4月间,北美航空空间防御司令部探查到绕地球运行的空间物体约有6,004个。这些物体是卫星、卫星和火箭的碎片,其中工作的卫星约有300～350颗。     

太空“垃圾”

当今，静谧的太空正面临一场垃圾危机。从宇航员的丢弃物和排泄物到将卫星送入轨道的火箭爆炸后形成的硬币大小的碎片，不仅对航天飞机和卫星构成了很大的威胁，而且使太空成了一个带有放射性物质的废料场。１９８９年，美国宇航局的科学家们发现在地球表面６４３千米的上...     

北美空间防御司令部公布的各国空间物体碎片

北美空间防御司令部每年都将入轨的各空间物体(卫星、运载火箭、以及有效载荷)以及轨道上正在衰减的碎片(卫星和火箭爆炸碎片)从1957年10月4日起作出统计。现将跟踪到1992年3月31日在轨道上运行的和有衰减物体的国家分列如下(表内未列出中国、国际海事卫星组织、欧洲通信卫星的卫星发射数目)。     

中国三管齐下应对空间碎片

作为一个负责任的航天大国,中国高度重视"太空环保",目前已逐渐形成监测预警、航天器防护和空间环境保护三大工程体系应对空间碎片问题,有效减缓了空间碎片的产生,得到国际社会好评。空间碎片是指人类在航天活动中产生的太空废弃物,也称"太空垃圾"。     

太空新航线

美欲砍掉空间碎片研究计划 美国航宇局官员称,尽管承认轨道碎片对航天飞机、国际空间站和低地轨道卫星构成严重威胁,但预算超支正促使该局考虑在今年10月1日砍掉其已成立了23年的轨道碎片计划办公室。对于那些尺寸足够大、可被地面光学和雷达望远镜跟踪到的碎片,美国航宇局以及商业和科学卫星经营者仍然依赖美国航天司令部的跟踪数据。该军事部门目前每天都跟踪着约10000个直径大于10厘米的物体,使卫星经     

天基激光清除空间碎片方案设想

随着空间碎片数量的不断增长,对人类航天事业的发展构成巨大威胁,清除空间碎片已经迫在眉睫。使用激光清除太空垃圾是一种低成本、高效、安全的清除技术。本文介绍了空间碎片的现状和现有清除方法,针对地基清除空间碎片技术存在的局限性,提出了一种天基激光清除空间碎片方案设想。     

静止轨道碎片清除飞行器概念研究

1 引言 目前,静止轨道上运行着大约450颗卫星,而随着航天技术的不断发展,静止轨道将变得越来越拥挤;另一方面,静止轨道空间碎片有1200多个,主要包括运载火箭末子级或上面级、废弃卫星、卫星分离物及卫星爆炸或碰撞后产生的碎片,这些空间碎片占据了宝贵的轨道资源,不仅造成了资源浪费,而且严重影响在轨卫星的生存,对空间碎片进行在轨清除成为空间技术发展的重要趋势之一.     

基于视惯融合的大型空间碎片质心位置辨识

大型自由翻滚碎片的质心是在轨操作基坐标系下的不动点，也是碎片连体基下动力学参数向卫星坐标系转换的基准，对其精确识别是提高碎片动力学参数辨识精度的关键。提出基于惯性单元测量数据与双目视觉定位数据融合的大型空间碎片质心位置识别方法。基于无力矩欧拉方程，获取附着到空间碎片表面的惯性单元间转换关系，利用该转换关系对惯性单元冗余测量数据优化，再优化求解惯性单元到质心点距离；利用双目视觉获取惯性单元上标记点动态坐标，再利用惯性单元到质心点距离，基于三点定位原理识别大型空间碎片的质心位置。以加入高斯白噪声的惯性单元与双目视觉测量数据进行仿真，结果表明优化解算后惯性单元实时测量数据的误差降低到1%以下，解算的质心位置三轴误差小于0.47mm；开展了地面试验，结果表明，解算的质心位置三轴误差小于0.49mm。仿真和试验证明，该方法能够为大型空间碎片的消旋、捕获任务提供准确的数据基准。     

Cosmos 2421卫星解体事件分析

2008年上半年俄罗斯的Cosmos 2421卫星接连发生了三次不同程度的解体, 并产生了数百颗碎片. 本文利用美国公布的Cosmos 2421卫星及其碎片的两行根数系列, 对三次解体事件发生的时间, 解体碎片的轨道分布、速度分布和面积质量比以及寿命等进行了分析, 并对解体碎片对航天器的影响进行了评估. 分析结果表明, Cosmos2421卫星的三次解体事件分别发生在2008年3月14日、4月28日、6月9日; 解体碎片分布在200~1400 km 的高度范围内; Cosmos 2421卫星解体导致的碎片在空间三个方向上的速度增量均值分别为-8.4m/s, 8.6m/s, -8.3m/s; 67\%的解体碎片的寿命都在1年以内, 解体事件造成500 km以下的空间碎片空间密度增加, 对载人航天器产生了影响. 通过对Cosmos 2421卫星解体事件的分析可以看出, 利用解体碎片的轨道信息可以反演解体事件特性, 根据解体碎片的寿命和空间密度分布的计算结果可以评估解体事件对未来发射活动和在轨卫星的影响.      

航天器与空间碎片的混合编队重构控制与应用

针对空间碎片清理问题,提出了一种利用航天器与空间碎片混合编队队形重构控制技术捕获碎片的方法。首先,分析了地/月—日系L2拉格朗日平动点附近的限制性三体环境,并建立了编队卫星相对运动动力学模型;其次,提出了以太阳光压力作为航天器与空间碎片编队队形重构的控制力,实现各从星接近空间碎片的目的;最后,设计了基于线性二次型的最优控制器,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真实验。仿真结果表明该方法可控制从星到达期望的位置(空间碎片的位置),且太阳帆板的姿态变化在可控范围内,进而证明了该方案可以应用于复杂空间环境下的碎片清理任务。