空间碎片减缓的“国际机制”概述

正空间碎片是人类探索和利用空间所产生的废弃物,随着世界航天发射活动的日益增多,空间碎片总数也与日俱增。数量庞大的空间碎片对航天器的在轨安全运行,以及人类的空间资源开发活动构成了极大的威胁。国际社会越来越认识到空间碎片的严重问题,并且达成了共识—空间碎片减缓必须由所有国家(机构)共同努力才能完成,由此形成国际机制,编制了一系列关于空间碎片减缓的纲领性指导文件,旨在维护所有国家的共同利益,最大限度地减少和避免空间碎片的危害。     

空间碎片环境工程模式参数分析

为了评估空间碎片对航天器造成的危害 ,必须建立空间碎片环境工程模式。文章介绍了空间碎片环境的特点及其工程模式表征方法 ,并比较、分析了几种主要空间碎片环境工程模式的参数 ;从数学建模及风险评估应用的需求出发 ,提出了空间碎片环境工程模式参数的建议方案     

空间碎片的空间密度算法研究

由于空间碎片的影响, 空间环境日益恶劣,有必要建立空间碎片环境工程模型对空间碎片撞击航天器进行风险评估.本文研究了空间碎片环境模型中的重要环节, 即碎片的空间密度问题,在统计理论与椭圆轨道理论基础上,分析及推导了空间碎片在空间中的分布状况及空间密度,并得出了碎片空间密度的空间坐标函数解析表达式.同时对引入假设条件的合理性进行了讨论,并利用双行元数据对结论进行了验证, 利用本文方法得出的结果与双行元数据吻合.      

空间碎片能量转化利用技术

针对目前空间碎片问题,提出空间碎片发动机概念,立足于使用捕获到的空间碎片,转化为发动机可用的推进剂。在完成碎片清理目标的同时,获得可持续的动力来源,延长清理器的工作寿命。针对空间碎片制粉的方法进行研究,提出使用球磨仪对金属样本进行研磨。使用转刀式粉碎机对非金属材料进行粉碎。通过实验发现,多数粉末粒径达到微米量级。针对空间碎片粉末推进方式进行研究,提出使用静电加速推进方式对粉末进行加速。空间碎片发动机虽然起源于空间碎片清理任务,但是可持续的推进剂供应,也将为小行星探测等任务提供更好的思路。     

空间碎片减缓技术发展研究

正如电影《地心引力》（Gravity）呈现出的因为空间碎片而导致的巨大灾难，空间碎片对人类的空间资源开发活动构成了极大的威胁，必须想方设法地控制和减缓空间碎片。控制、减缓空间碎片的措施主要是预防和治理两种。在积极预防产生空间碎片的基础上，还有必要采用先进的清除技术对已经漂浮在轨道的空间碎片进行治理。     

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。     

空间碎片清除商业运营模式初探

正空间碎片关系到人类外空活动的长期可持续性发展,在国际空间活动中,大部分国家都已将空间碎片治理作为一项重要的国际义务,从关键技术、国际合作、商业运营等方面探索解决空间碎片问题的可能途径。中国作为负责任的航天大国,承诺控制和减少空间碎片,并不断尝试突破空间碎片清除技术。2016年6月25日,长     

空间碎片自然衰减和太阳活动

分析研究了空间碎片数随太阳辐射流量Ｆ１０．７的变化;给出预报Ｆ１０．７长期变化的计算方法和预测空间碎片数的数学模型。结果显示：①强太阳活动造成空间碎片年增长率下降;②空间碎片数与太阳活动１１年变化密切相关,相关数为０．９;③空间碎片增长率约为发射率的两倍;④若发射率保持不变,则到２０２０年,大于１０ｃｍ的碎片数将达到１４５００;⑤若小碎片的增长为大碎片增长的两倍,则到２０２０年,大于１ｃｍ的碎片数可达１２５０００。     

基于多项式近似的空间碎片群体轨道预报算法

快速准确地分析空间碎片群轨道演化行为对于其他在轨航天器碰撞规避至关重要。在各摄动力的作用下,空间碎片群演化运动呈现出复杂的非线性特征。空间碎片群体个体数量巨大,如果通过对空间碎片群中每个空间碎片进行轨道积分来分析群体预报的方法会导致计算量过大。针对该问题,提出一种基于多项式近似的轨道快速预报分析方法。该方法将空间碎片群分为少量的标称碎片和其他大量关联碎片。针对标称碎片的轨道预报采用数值积分求解保证预报精度;而针对其他大量的关联碎片轨道预报问题,采用多项式泰勒展开半解析方法求解,从而在保证预报精度的前提下有效减少空间碎片群轨道预报的计算量。为了验证方法的有效性,对不同空间碎片群进行了轨道预报仿真。仿真结果表明,当轨道预报精度设定在1m范围内时,多项式近似算法的计算量较蒙特卡洛方法计算效率提高了2.2~17.2倍,验证了所提出方法的有效性。     

中国对空间碎片环境保护的贡献

正作为一个负责任的航天大国,中国一直高度重视空间碎片问题,设立了专门的空间碎片行动计划,成立空间碎片协调和专家组,不断加强空间碎片监测、预警、防护和减缓等各项研究工作。国际机构间空间碎片协调委员会(IADC)是国际上空间碎片领域唯一的政府间国际组织,由美国宇航局、欧空局、日本宇宙航空研究机构、俄罗斯航天局联合于1993年10月26日发起成立,旨在协调各国航天机构的行动,     

如何应对空间碎片的威胁?

作为发展中的航天大国,中国十分重视空间碎片问题,致力于空间碎片减缓和防护研究,积极推进国际交流与合作。1995年6月,中国以国家航天局的名义加入了"机构间空间碎片协调委员会"(IADC),开始了空间碎片领域的研究。今年5月12-15日,中国国家航天局将在北京主办IADC第32次会议。本刊特邀请中国科学院国家天文台专家刘静介绍空间碎片问题的国际环境及应对的最新进展。     

空间碎片偏振光谱成像探测技术研究

随着太空探索活动的逐年增多,人类对空间碎片的探测显得越发重要。文章首先介绍了探测空间碎片的意义及其常规的光电探测方法,并分析了探测空间碎片的主要难点;在此基础上,结合空间碎片的具体特征,提出一种对空间碎片进行探测与识别的新方法,即将成像、光谱、偏振三个光学基本量同时使用,通过多元特征融合等识别技术,实现对空间暗、弱、小碎片的高效探测,并对新方法中的关键技术进行了分解和可行性分析。     

治理空间碎片“任重道远”-专访空间碎片研究专家韩增尧

空间碎片是人类航天活动对空间环境的污染物,俗称“太空垃圾”,也是人类须共同面临的环境问题。人类有责任找出有效的治理方法,给后人留下洁净的空间,而且解决空间碎片问题需要各航天国家的共同努力。2014年5月12日,第32届机构间空间碎片协调委员会（IADC）会议在北京召开,与会各成员国和机构的专家们就空间碎片问题进行了广泛而深入的探讨。为此,本刊记者专访了空间碎片研究专家韩增尧研究员。     

国外空间碎片清除最新发展

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...     

空间碎片光谱特性获取与分析方法研究

空间碎片的反射光谱是碎片表面材料与太阳光谱共同作用的结果,能够反映碎片的材料性质,为空间碎片的光学特性研究提供依据. 将观测获得的空间碎片反射光谱进行预处理后,与已知空间材料样本的光谱进行比对,比较两者间光学特性差异,包括连续反射光谱曲线中的峰值、斜率、形态、特征窄波段、吸收谱线和多波段反射光谱间的成像差异、色指数、特征温度等,分辨碎片表面可能的材料,最终实现对空间碎片光学特性的研究.      

基于解体事件的空间碎片轨道演化算法研究

针对航天器解体事件所生成的空间碎片的演化过程,进行了数学分析,确定了新生成的空间碎片的速度增量,在该增量作用下碎片轨道会发生变更,本文根据该增量得出了空间碎片在轨道变更后的轨道根数,分析了在大气阻力摄动作用下,空间碎片的数目和轨道分布的演化情况,给出了相关结果,结果表明此算法可行。     

空间碎片环境模型

空间碎片环境建模就是用数学方法描述空间碎片在三维空间和未来时间的数量、分布、迁移、流动以及碎片的物理特性（如尺寸、质量、密度、反射特性等）。空间碎片环境模型可以分为三类：第一类是确定性的,能逐个测算单个碎片的轨道参数和物理特性;第二类是统计性的,能通...     

空间碎片材料检测技术研究

为了对空间碎片材料的成分进行快速检测,分析了空间碎片的来源和构成,并对空间碎片主要成分的国内外检测技术手段进行了详细对比,采用了一种基于LIBS的网络化空间碎片检测方案。该方案具有分析速度快、测量精度和灵敏度高、可多元素同时测量、空间适应性好且无需样品预处理等特点,同时可实现检测流程全自动化和多线程化。     

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。