空间环境让人忧

人类进入太空时代４０年以来，已先后用运载火箭把２００００吨物体送入轨道。目前能用军用雷达和望远镜跟踪到的仍在轨“居留”的物体有近万个，总计４５００吨，而其中只有５％为仍在工作的卫星。另一方面，在距地面几百到４００００公里以上的近地空间，还有成百上千万...     

太空“交警”即将上岗

从1957年航天时代诞生起,太空便不再毫无生机。截止2007年8月,美国空军已跟踪到有超过1.2万个空间物体(低轨道直径大于10厘米,地球同步轨道直径大于1米)。这些空间目标包括大约800个尚在寿命期内的卫星,其余均为空间碎片,如寿命结束的卫星、废弃的运载火箭残骸、爆炸的碎片以及其他来源的空间物体。因此,     

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。     

空间碎片危害不容忽视

空间碎片就是造成哥伦比亚号失事的可能原因之一。所谓空间碎片，是指人类在空间活动过程中遗留在空间的废弃物。40余年来，人类进行的航天发射已超过4000次，送入空间并曾被跟踪观测的物体超过26000个，大约还有1/3仍遗留在空间。目前可被地面观测设备观测并测定其轨道的空间物体将近9000个，其中只有6%是仍在工作的航天器，     

空间碎片环境的研究与控制方法

一、空间碎片空间碎片是指宇宙空间中除正在工作的飞行器外的人造物体,又称轨道碎片。它们是人类空间活动的必然产物。目前,地面观测不到的空间碎片的数量估计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约有9000个。它们的平均相对速度约为10km/s,总质量大约为3000多吨。在这9000多个已确认的人造空间物体中,只有700多个是正在工作的人造航天器,其余8000多个都是尺寸在1cm以上的空间碎片。由于目前人类的太空活动主要集中在低地球轨道,所以对空间碎片的观察和研究也主要集中在低地轨道区域内。在低地轨道上,尺寸大于1mm的…     

美发射空间监视卫星

美国空军9月25日在范登堡空军基地利用轨道科学公司的“人牛怪”4火箭发射了“天基空间监视”（SBSS）1卫星。这是“人牛怪”4首次用于卫星发射。SBSS系统将用于探测和跟踪航天器及空间碎片等空间物体,生成供美国国防部用于支持军事行动的数据。系统拟由几颗卫星构成星座,是实现全面空间态势感知能力的重要手段。它将能探测到更暗弱和更遥远的物体,     

天基照相跟踪空间碎片批处理轨道确定研究

随着国内外天基观测空间碎片研究的展开,文章提出了利用跟踪卫星的CCD(Charge
Coupled Device)相机对空间碎片进行轨道探测的方法,首先建立了CCD照相观测模型和基于 照相观测 的空间碎片批处理轨道确定模型。通过对CCD相机底片归算方法的分析可知,利用
CCD相机所获得的观测数据与跟踪卫星的姿态无关,且其精度只与测量和坐标转换计算的精 度有关,在测量和计算中可获得较高的精度。分别对分布密度较高的低轨道和地球同步 轨道区域的空间碎片进行了定轨分析。仿真结果表明,定轨时采用两个跟踪弧段的照相数据 定轨精度大大高于一个弧段照相数据的定轨精度;跟踪卫星距离空间碎片越近,定轨精度越 高;低轨道空间碎片的定轨精度高于地球同步轨道上的空间碎片定轨精度。
     

空间垃圾及其治理

自1957年首次发射人造卫星成功以来,人类已把19000多个物体送入不同高度的地球轨道,其中有许多已再入大气层并陨落,但仍有2.4×10~6千克物体留在了低地轨道上。可用常规雷达探测到的物体和碎片就有7150个（1988年3月31日统计数字）,而直径在10厘米以下雷达无法探测的空间碎片,其数量在30000块以上;此外,在空间还有几十亿块很小的漆片和几万亿更小的氧化铝颗粒。     

欧空局将研究空间碎片清除任务

欧空局正在其“清洁太空”计划下开展论证称为e．DeOrbit的空间碎片清除任务，目的是要减小航天业对地球和空间环境的影响。人类几十年的航天发射在地球周围留下了一圈太空垃圾。目前地球轨道上可跟踪到的比咖啡杯大的空间物体有超过1．7万件，存在着同工作中的航天器发生灾难性碰撞的危险。     

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…     

地球静止轨道卫星撞击解体的数值模拟

分析了地球静止轨道（GE0）环内的物体现状,引入美国家航空航天局（NASA）的标准解体模型,给出了卫星撞击解体算法,编写了数值仿真软件,仿真研究了GEO卫星撞击解体形成碎片的特征及其轨道分布。结果表明：撞击会产生大量碎片,对空间环境造成长期的严重危害。研究结果对分析卫星撞击解体特性、保护空间环境有一定的参考价值。     

俄罗斯首次承认其静地轨道卫星爆炸

在由俄罗斯国防部空间分部、俄罗斯空间研究院(IKI)和新组建的俄罗斯航天局在莫斯科举办的一次有关空间碎片的国际性会议上,俄罗斯首次承认其地平线电视卫星在地球同步轨道上发生爆炸,并公开了爆炸的照片。爆炸的碎片将使在这一轨道上运行的一系列国际卫星面临碰撞的危险。到目前为止,在这一轨道上是否还有其它卫星爆炸过尚不清楚。 爆炸事件发生于1978年6月23日,引起爆炸的原因是卫星上镍氢电池爆炸。 在这次国际会议上,俄罗斯的官员们透露,前苏联的两颗低轨道卫星也租可能是因电池爆炸而被毁的。他们还透露,1981年,宇宙1275导航卫星被毁几乎可以肯定是由于与空间碎片相撞造成的。     

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     

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。     

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,可为空间碎片撞击气球卫星的碎片化特征分析提供支撑。     

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。     

论我国空间碎片减缓国家机制的构建

<正>2009年2月11日,俄罗斯西伯利亚上空发生了卫星与空间碎片相撞的事故,发生相撞的卫星分别是美国的"铱"33通信卫星和俄罗斯已报废的"宇宙"2251卫星。损害的发生正是相关国家缺乏完善的空间碎片减缓机制的体现,而损害的悬而未决,则归因于具有国际法拘束力的空间碎片减缓国际机制的缺失。可见,构建一个系统的空间碎片减缓国家机制是必要的。     

美国低轨实验室公司推出自动化避撞服务

正硅谷空间测绘创企低轨实验室公司(LeoLabs) 2020年5月13日新推出了一项服务,以帮助商业和政府卫星运营者避免同低地轨道上的碎片和其他卫星相撞。该公司运行着3部地基相控阵雷达,用来跟踪低轨卫星和碎片。借助雷达数据,该公司打造了一套云服务,称为"低轨实验室避撞",用以提醒客户注意交会事件,并帮助其评估     

美空军即将启用SBSS系统

美空军2012年8月20日宣布,将开始使用波音公司天基监视卫星（SBSS）跟踪空间碎片及其它在太空运行的卫星。首颗SBSS卫星于2010年9月发射升空,原计划在60天内开始执行任务,但星上的电子设备问题使其具备初始运行能力的日期被推迟。空军在2012年5月开始进行维修工作,     

高轨空间碎片自主捕获观测及跟踪方法

针对高轨空间碎片的精准化跟踪及清除需求,文章提出一种基于星图背景的全自主捕获、观测及跟踪识别方法,依据恒星惯性空间位置不变性,通过连续帧图像数据比对实现恒星目标和非恒星目标分离,完成空间碎片目标识别。作为应用于高轨空间碎片捕获、观测的全自主双体制模式探测系统,在兼顾空间碎片捕获、观测的基础上,同时还具备恒星测姿功能,经过地面及在轨验证表明：在对高轨空间碎片跟踪过程中四元素结果稳定,恒星测姿结果稳定,可广泛应用于高轨空间碎片的跟踪与治理任务。