空间碎片的缓减

随着空间资源开发的逐渐深化和空间应用的日益扩大，特别是小卫星和卫星星座的出现和发展，进入外层空间的航天器的数量势必有增无减。轨道上的航天器数量越多，生成的空间碎片也越多，这是必然的。要使空间碎片的积余总数下降，最终清除已积存的空间碎片，不仅近期内做不...     

空间碎片减缓策略效果仿真

根据机构间空间碎片协调委员会(IADC)和欧空局(ESA)的空间碎片减缓要求,在建立航天发射、爆炸和碰撞模型,以及碎片演化机制的基础上,对常规发射(BAU)、禁止在轨爆炸(NO-EX)和全面减缓(MIT)三种空间碎片减缓策略条件下,对2000~2100年空间碎片环境进行了仿真计算。结果表明,禁止航天器在轨爆炸、对失效的卫星和火箭上面级实施离轨操作,以及在航天器的发射和运行中不产生或抛弃分离物等减缓措施是限制空间碎片数量增长的有效方法。     

空间碎片观测综述

空间碎片又称轨道碎片,是指宇宙空间中除正常工作的飞行器外的所有人造物体,包括飞行着的各种残骸和碎片,大到废弃的卫星、运载火箭末级,小到固体火箭发动机燃烧后的氧化铝小颗粒或从航天器上剥落下来的漆片。这些人造物体长期运行在空间轨道上,并随着人类航天活动的扩展日益增多。据估计,目前地球空间轨道上空间碎片的数量在数十万至数百万之间,而地面能够观测到的在轨运行的人造物体却不到1万个。以2003年6月24日美国公布的资料为例,登录在案的在轨物体数目有9106个,其中真正有效的航天器为1003个,即89郾0%的在轨物体为空间碎片。空间碎片的存在严重地威胁着在轨运行航天器的安全,它们和航天器的碰撞能直接改变航天器的表面性能,造成表面器件损伤,导致航天器系统故障,对航天器的正常运行带来极大的危害。同时空间碎片的不断产生对有限的轨道资源也构成了严重威胁,尤其是当某一轨道高度的空间碎片密度达到一个临界值时,碎片之间的链式碰撞过程将会造成轨道资源的永久破坏。因此,为了安全、持续地开发和利用空间资源,就必须不断提高对空间碎片的跟踪监视技术,增强对空间碎片环境的分析预测能力,同时寻求控制空间碎片的有效措施。     

美国DMSP-F13卫星解体事件对空间碎片环境影响分析

2015 年2 月3 日,美国DMSP-F13 卫星发生爆炸解体,产生了百余块编目空间碎片。该卫星解体碎片主要分布在轨道高度600～1200 km 范围内,其中近50%的编目碎片在轨寿命将超过20 年,会对未来空间碎片环境构成长期影响。结合我国空间碎片环境工程模型SDEEM 对DMSP-F13 解体事件的分析结果显示,此次解体事件造成邻近轨道区域内空间碎片空间密度增加,对该区域航天器安全运行产生影响。     

空间碎片行动计划近期工作设想及今后工作展望

一、前言随着航天事业的发展,空间碎片与日俱增,已经构成了制约因素。空间碎片的探测、描述、防护和减缓工作都是十分艰巨的。国外从上世纪70年代末开始关注空间碎片以来,在载人航天和卫星应用的推动下,已经花费了大量的人力物力,做了大量的工作,取得了一定的成绩。但前面的路还很长:虽然通过减缓努力,空间碎片增长的速度有所放缓,但数量仍在继续增加;由于探测数据不足,空间碎片模式的精确度还有待提高;危险空间碎片的探测方法尚未解决;数据库还不完整;航天器的防护方法还在摸索之中;空间碎片轨道预测精度还不够高,使得空间碎片规避的不确定…     

末级火箭剩余推进剂的排放技术

与日俱增的空间碎片严重地威胁着航天器的安全,据美国航宇局的研究表明,如果不采取新的防范措施,90年代航天器与空间碎片碰撞的可能性将超过现有的安全限度。 据美国资料统计(至1990年11月),地球上空的卫星(含空间碎片)数量中,碎裂碎片占39％(见图1)。在这些碎片中,除美国及原苏联为空间竞争进行空间试验所产生的大量碎裂碎片以外,相当部分是末级火箭在完成运送任务以后,在轨道上运行过程中发生爆炸而产生的碎片。据资料统计,至1991年5月,末级火箭在轨道上爆炸已达129次。因此,防止末级火箭在轨道上爆炸是减少空间碎片增长的一个重要措施。     

他山之石 可以攻玉——国外卫星在轨操作系统发展分析

卫星在轨操作任务主要包括在轨燃料加注、在轨模块更换、在轨发射、在轨空间碎片清除等。值得指出的是,在轨操作可以针对己方航天器进行,也可以针对敌方航天器进行。能够通过在轨加注延长航天器寿命,也可以利用交会对接和空间机械手技术将敌方航天器拖离目标轨道,具有巨大的商业和军用潜力。     

美俄卫星碰撞事件验证及其对我国卫星的影响分析

北京时间2009年2月11日0时55分,美国铱星-33和俄罗斯宇宙-2251两颗卫星在太空相撞,在所在的高度产生了大量新增空间碎片,使得空间碎片环境更加严峻,低轨航天器运行遭受空间碎片撞击的风险大幅增加。文章通过碰撞前后轨道数据分析,确认并验证了此次碰撞事件;利用事前轨道数据进行碰撞预警分析,得出碰撞的相关的参数;通过分析此次事件产生的新增碎片的轨道数据,进一步验证确认碰撞事件;从空间碎片密度和通量角度分析其时当前空间碎片环境产生的影响;通过新增碎片寿命计算分析其对空间碎片环境的长期的影响;从碰撞概率出发分析对航天器运行安全的威胁。分析结果表明：我国低轨卫星在一定程度上增大了空间碎片碰撞风险,需要进行在轨空间碎片碰撞预警,以确保我国卫星的安全运行。     

国外卫星在轨操作系统发展分析

卫星在轨操作任务主要包括：在轨燃料加注、在轨模块更换、在轨发射、在轨空间碎片清除等。值得指出的是,在轨操作可以针对己方航天器进行,也可以针对敌方航天器进行。     

空间碎片形势令人担扰

自1957年10月4日人类把第一颗人造了卫星送入太空到1990年底,全世界共进行了航天发射3325次,成功地发射了4127颗卫星。其中前苏联发射了2661颗卫星,占各国发射总数的64.47％,位居榜首;其次是美国,共发射卫星1161颗,占世界各国发射总数的28.13％;其它国家和组织发射或拥有卫星305颗,占总数的7.4％,各国发射卫星的概况见表1。这种迅猛发展的结果是把大量的人造物体留在了外层空间,如不再工作的卫星、助推器发动机、仪器舱盖、火箭末级等废弃物以及航天器破碎而产生的大量碎片。这些空间碎片严重     

空间碎片、环境、保护和试验

论述了随着小卫星的发展空间碎片将成为一新的严重的空间环境,叙述了航天器的保护问题,最后提出了进行空间碎片地面模拟试验的方法。     

我国"太空垃圾"观测中心在紫金山天文台成立

3月初,我国唯一专门针对“太空垃圾”的观测中心———中国科学院空间目标与碎片观测研究中心在中科院紫金山天文台成立。它将为我国在太空领域建起安全预警系统。空间碎片也称作“太空垃圾”,指的是人类空间活动废弃物,大到废弃卫星和各类航天器的金属部件,小到固体发动机点火     

我国启劝空间碎片研究行动计划

４０多年来，人类遗留在太空 轨道上的空间碎片日益增多，已 对航天器和地面的安全构成严重 威胁。为提高我国观测、规避空 间碎片的能力，控制空间碎片的 增加，我同开始启动车间碎片研 究行动计划。目前，该计划方案 在北京通过国防科工委组织的专 家评审。这个行动计划，是首次 由政府组织的、有计划的、全面 研究空间碎片并在控制空间碎片 的增加上尽到国际责任的国家计 划。 空间碎片，是天然陨星体和 人类航天活动留下的火箭、卫星 残骸等在空间形成的垃圾的统 称。目前，环绕在地球轨道上的 大小空间碎片已超过３５００万个， 在如此…     

地球同步轨道卫星结构爆炸解体碎片的轨道仿真

为快速确定与预报卫星在轨爆炸解体产生的大量空间碎片的轨道,提出了一种基于ANSYS/AUTODYN、MATLAB、STK等多软件平台联合仿真分析卫星结构爆炸解体碎片运行轨道的方法。利用ANSYS/AUTODYN对典型薄壁圆柱模拟地球同步轨道卫星结构进行爆炸数值分析,得到碎片的数量、质量分布和速度特性信息。再利用MATLAB软件对卫星爆炸仿真得到的碎片参数进行处理,将处理后的数据导入到STK软件的通用摄动SGP4模型中,得出卫星爆炸碎片的早期轨道数据。最后对爆炸碎片的轨道分布、速度增量、轨道演化等进行分析。结果表明:该方法能满足大量爆炸碎片的轨道仿真要求,能有效提高碎片轨道信息转换效率,对目前难以跟踪的cm级以下碎片,也能提供相应的初始轨道数据,使用方便,通用性好。研究结果可为快速捕获卫星爆炸碎片,及时规避航天器碰撞风险提供参考。     

美俄卫星太空碰撞事件及对航天活动的影响

文章介绍了最近发生的美俄卫星太空碰撞重大事件;深入剖析了导致碰撞的可能原因;详细评述了卫星碰撞事件对空间碎片环境的严重恶化和对人类航天活动的影响;分析了碰撞事件对空间碎片研究带来的新困难和新挑战。文章指出,从航天器安全角度来讲,减缓、控制乃至清除空间碎片是全人类共同的责任和唯一选择。     

球形气囊的超高速撞击损伤特性试验与仿真研究

低成本、可自主展开的气球卫星是未来卫星技术的应用方向之一,而日益增多的空间碎片是低轨航天器,包括气球卫星所面临的主要威胁之一.为满足气球卫星的生存力分析以及在轨被撞击产生空间碎片的评估需求,开展球形气囊超高速撞击试验与仿真研究,获得了不同材质气囊的撞击损伤特性,并初步揭示弹丸贯穿球形气囊过程的破坏细节以及碎片云团特性,...     

空间粉尘高速撞击对光学玻璃透过率影响的研究

航天器在轨服役期间会遭受到大量的微陨石及空间微小碎片撞击作用。这些微陨石和空间微小碎片可能吸附在航天器光学玻璃表面,也可能与光学玻璃表面碰撞产生陷坑等缺陷。文章采用爆炸式粉尘加速器加速微米级铝粉末撞击K8光学玻璃,在玻璃表面产生大量碰撞陷坑形成砂蚀磨损现象,利用CΦ-46型分光计测量光学玻璃的透过率。结果表明,光学玻璃磨损区域的透过率明显下降。透过率下降程度与陷坑数量成比例。通过对单个陷坑的计算,当陷坑深度大于或等于一个粒子直径时,光线衰减程度达到最大。     

微米级空间碎片粉尘静电模拟加速设备现状原理及发展现状

由于微米级空间碎片数量巨大,与航天器的碰撞频率碰撞概率很高,虽然单次撞击不一定造成航天器损坏,但其累积效应仍然会影响航天器的性能。超高速地面模拟实验是研究微米级空间碎片撞击效应最直接、最有效的手段,国外已发展了粉尘静电加速设备用于模拟微米级空间碎片的撞击效应。文章对粉尘静电模拟加速设备的原理和发展现状进行了介绍,并对该种设备的优缺点进行了分析讨论。     

微小碎片对航天器舷窗玻璃损伤状况的跟踪研究

空间微小碎片环境比较复杂,其来源包括人为产生的碎片及微流星体。空间微小碎片不仅速度较高,而且数量庞大。它们频繁撞击航天器外表面,包括舷窗部位,特别是对航天飞机舷窗已造成巨大危害,使长期服役的国际空间站舷窗玻璃存在安全隐患。文章简要介绍了空间微小碎片对航天飞机和空间站舷窗玻璃的损伤状况,以及NASA对此做出的改进措施,这些跟踪研究成果可为我国长寿命、高可靠航天器舷窗结构设计提供参考依据。     

关于空间交通管理技术发展的设想

自1957年第一颗人造地球卫星升空以来,空间目标的数量快速增加,直径1 cm以上的太空物体的数量已经达到数十万个.在这种形势下,已经多次发生在轨航天器与空间碎片相碰撞的情况.空间交通管理的目标是要保证空间系统的安全有效运行和空间资源的有效利用,这就需要进行空间目标探测、碰撞规避等.国外已经制定了相关法律法规,建立了相应的模型.基于以上情况,分析了我国空间交通管理在碎片监测、法律法规、空间碎片模型等方面的差距,提出了一种空间目标管理系统初步构架.