瑞士计划研制太空垃圾清理器

据法新社2012年2月15日报道，瑞士科学家计划研制一台机器，可像吸尘器那样清理外太空中数以千计的废弃卫星和火箭零部件。目前，有16000个直径大于10cm的物体和数百万较小的颗粒，以数千米每秒的速度飞行在地球周围。瑞士保险公司2011年的一项研究结果表明，一颗截面10m。的卫星每年与直径大于1cm的空间碎片碰撞的概率为万分之一。     

太空垃圾须防治

欧空局最近呼吁采取措施阻止太空碎片的增加。它警告说,哈勃太空望远镜在17年寿命期内遭受碎片重创的概率为125。太空中现有大于10厘米直径的碎片8000个,大于12厘米的有15万个,漆片和固体推进剂尘粒等微小颗粒则可能数以百万计。12厘米直径的高速碎片会把卫星撞毁,而10厘?..     

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,还有成百上千万个因太小而无法跟踪的碎片。这些来去无踪的小碎片正引起卫星经营者越来越大的关注。人造空间碎片的运行看起来     

太空垃圾须防治

欧空局最近呼吁采取措施阻止太空碎片的增加。它警告说,哈勃太空望远镜在17年寿命期内遭受碎片重创的概率为1/25。太空中现有大于10厘米直径的碎片8000个,大于1.2厘米的有15万个,漆片和固体推进剂尘粒等微小颗粒则可能数以百万计。1.2厘米直径的高速碎片会把卫星撞毁,而10厘米的碎片则可能让航天飞机毁于一旦。过去一年里,发现号航天飞机曾为防止遭到用过的火箭级     

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。     

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。     

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。     

前景广阔的空间系缆系统

1976年,意大利科学家科隆布预见到重力梯度卫星系统会具有广泛的用途,首先提出了研制空间系缆系统的建议。根据他的建议,美国航宇局与意大利国家空间计划局合作,于1983年开始研制系留卫星系统(TSS)(系留卫星系统的设计与结构情况见本刊1988年第3期)。 空间系缆系统的工作原理是,由系缆连接的两个物体以系缆系统重心的角速度推入轨道。上面一个物体的速度比它不用系缆在同一高度运行时的速度大,该物体承受大于重力的向心力。下面一个物体的情况则与之相     

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。
     

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。     

基于计算机的低地球轨道航天器设计与观测的轨道碎片环境模型

文章介绍了一个半经验的基于计算机的轨道碎片模型。该模型将轨道环境简化为6个不同的倾角带,每个倾角带都有各自的半长轴和近地点分布及根据不同的碎片来源有其各自的尺寸分布。用碰撞概率方程将轨道碎片分布与航天器上的碎片通量或通过地面探测器视角的通量联系起来。经比较,碎片的半长轴、近地点和倾角分布与美国空间司令部大于10cm的碎片目录是一致的。对于较小的碎片,这些分布与地面望远镜、“干草堆”雷达的测量结果一致,同时也与LDEF卫星和航天飞机的测量结果一致。     

激光驱动接力移除空间碎片的小卫星星座及可行性研究

在众多空间碎片移除技术中,天基激光烧蚀驱动是一种高效的、有广阔应用前景的移除技术,特别是针对移除海量的、尺寸在1~10 cm的危险碎片而言,更是具有独特优势。然而,这一技术对高能激光器单脉冲能量、光束质量、发射镜口径等要求很高,目前的硬件水平还达不到实用指标要求,制约了其天基应用。为了克服这些硬件技术障碍,本文另辟蹊径,利用小卫星概念,提出了由不同轨道高度小卫星平台组成小卫星星座,通过在每个小卫星平台上的激光驱动接力来逐步降低碎片轨道高度,最终达到移除空间碎片的小卫星接力移除星座的构想。基于现有的激光器性能参数,根据激光烧蚀驱动碎片动力学模型计算了单个卫星平台的移除能力,结果显示,10 J单脉冲能量激光器和0.5 m直径发射镜,能够对20 km范围内、尺寸小于10 cm碎片进行有效驱动。进而,针对空间碎片密集度高而应用最广的800 km轨道高度区域,设计了由分布在不同轨道高度的30颗小卫星组成接力驱动移除星座系统方案,通过仿真模拟计算验证了星座系统的移除碎片的可行性。该研究利用目前热门的小卫星星座,降低了天基激光移除空间碎片技术对硬件的性能要求,为该技术的应用提供了新的思路和途径,所提出的小卫星接力驱动星座系统方案也有工程参考价值。     

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。     

空间碎片环境及模拟与防护技术

介绍空间碎片的来源、成份、流强、数量与质量,并分析空间碎片的危害、与卫星碰撞的几率、碎片的寿命与防护技术,还介绍了空间碎片的探测技术与模拟技术等。     

GEO卫星弃置轨道稳定性分析及离轨策略优化

运用解析和数值计算两种方法,分析了各种摄动源对地球静止轨道(GEO)卫星弃置轨道近地点高度变化的影响,得到了近地点高度的变化规律。利用二阶日月引力摄动可造成GEO卫星弃置轨道近地点升高的特点,提出新的卫星离轨策略,在不满足机构间空间碎片协调委员会(IADC)"空间碎片减缓指南"中,GEO卫星弃置轨道偏心率小于0.003要求的情况下,还可以保证卫星不再进入GEO保护区域。     

天基激光清除空间碎片方案与可行性研究

介绍了激光烧蚀驱动机理和空间碎片降轨清除原理,通过分析计算确立了空间碎片降轨清除判据和2 种降轨清除模式。理论计算给出了清除1200、800 和500 km 三个典型低地球轨道上空间碎片所必须的速度增量、激光器功率、单脉冲能量、激光发射镜直径等主要参数值。对比分析显示现有的硬件指标和条件能够满足清除低地球轨道上空间碎片的设计要求,因此,天基激光清除空间碎片方案从技术角度是可行的。     

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，