美日空间碎片研究新进展

美日空间碎片研究新进展朱毅麟随着航天活动的日益频繁，人类每年射入外层空间的人造天体数以百计，这种人造天体到一定时间以后就变成了空间垃圾，也即空间碎片（美国习惯用“轨道碎片”一词）。它们的存在，严重地威胁到在轨运行航天器的安全，特别是，在地球静止轨道（...     

履行航天大国的国际责任 实现空间活动的持续发展——中国开展空间碎片研究进展扫描

目前,人类已将6000多颗航天器送入太空,这些航天器在广泛服务社会的同时,在航天器发射和＂寿终正寝＂后将变成空间碎片（太空垃圾）,这些太空幽灵正在威胁着在轨运行航天器的安全。十多年来,如何清除太空垃圾,如何减缓太空垃圾的威胁,一直是国际社会广泛关注的问题。＂十五＂以来,中国政府在发展航天技术的同时,高度重视＂太空环保＂问题,许多中国航天工作者在为减缓和对付太空垃圾而孜孜不倦地工作,     

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。     

空间碎片对航天器的撞击效果分析

空间碎片的急剧递增对航天器的安全运行构成了巨大的威胁.文章分析了空间碎片研究的现况,通过建模对空间碎片撞击的效果进行分析,并从撞孔、撞击裂缝以及穿透深度三个方面来论述空间碎片对航天器的破坏作用.     

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。     

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。     

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     

狮子座流星雨将威胁在轨航天器

狮子座流星雨将威胁在轨航天器今年１１月的狮子座流星雨可能会对在轨航天器造成威胁。这将是３３年来发生的最为严重的流星雨。为此，一些空间科学家、轨道碎片专家以及卫星经营者最近在美国加州参加了“狮子座流星雨及其对卫星威胁会议”，对其可能对通信、导航和气象观...     

自由号空间站的演变和新构思

美国在80年代初航天飞机试飞成功以后,就开始研究永久性载人空间站。 1984年美国总统里根批准了美国航天局提出的建造永久性载人空间站的建议,并要求在本世纪末以前建成。这一计划不久又发展成由美国、欧空局、日本和加拿大参加的国际合作计划,并将空间站定名为自由号。 自由号空间站采用大型桁架结构,主横梁长达150米。建成后的空间站重达200多吨,可居住8名航天员,输出75千瓦电力,是迄今世界上最大的载人航天器。     

美俄两卫星太空相撞

分属美国和俄罗斯的两颗卫星于美国东部时间2月10日11时55分（北京时间11日0时55分）在西伯利亚上空约790公里处相撞，所产生的碎片云有可能威胁到在轨航天器的安全。撞击事件是由美国国防部的“空间监视网”观测到的。“空间监视网”随后开始对两团碎片云进行跟踪。     

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。     

三十五年前的“太空握手”

现在，美国和俄罗斯的航天器之间的空间交会对接已经不算什么新鲜事了。为了建造国际空间站，1994～1998年，美国航天飞机曾9次与俄罗斯“和平”号空间站对接飞行，送美国航天员到“和平”号上工作，以取得航天飞机与空间站交会对接经验以及美国航天员在空间站上长期生活和工作能力，降低建造国际空间站的技术风险。     

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…     

无控航天器与空间碎片再入的工程预测方法研究现状

无控航天器、火箭末级以及空间碎片再入地球大气层后可能未烧尽,残存的小碎片高速撞击地面,对人类安全和生态系统构成极大威胁。提前预测其再入轨迹并采取预防措施能够有效降低地面风险。文章对无控航天器和空间碎片再入工程预测模型,包括航天器模型、动力学模型、气动热模型和烧蚀解体模型的研究现状进行跟踪与总结,也介绍了国内外有公开资料的工程应用软件,并讨论若干关键问题和进一步研究方向。     

日本实验舱进入研制阶段

日本已开始自由号国际空间站价值25亿美元的日本设施的研制工作。 日本实验舱(JEM)及其大型空间暴露平台将于1998年由美国航天飞机发射到自由号空间站上。为了监督计划的执行情况,日本正在组建一个新的组织机构,即日本载人系统公司。这家新公司是由14家大公司和大银行创建的,将负责为空间站的研制和使用工作配备人员。该公司将进行安全及产品保险监督,协调空间站的应用工作,并将参与站上宇航员的培训工作。这家公司的成立表明,日本政府和各承包商之间能够进行良好的合作,而这在美国还做不到。     

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。     

空间垃圾生成的预测及航天器的防护措施

随着空间垃圾的不断增加,它对人类航天活动构成的威胁日益严重。本文推测了近期空间垃圾与航天器碰撞的可能性,并提出了航天器的防护措施。     

航天器空间碎片超高速撞击防护的若干问题

空间碎片对航天器的超高速撞击损伤已受到国内外的普遍重视,如何使在轨航天器对空间碎片进行有效防护是航天器长寿命、高可靠安全运行的重要保障。文章概述了空间碎片环境现状、空间碎片超高速撞击危害以及国内外空间碎片防护的研究现状和趋势。重点介绍了航天器常用的Whipple防护结构及其各种衍生结构的防护性能和弹道极限方程（BLE）,评述了这些防护结构防护性能的优缺点。     

航天器波纹防护屏高速撞击实验研究

微流量及空间碎片的高速撞击威胁着航天器的安全运行 ,导致其严重的损伤和灾难性的失效。本文给出和分析了柱状弹丸高速撞击铝合金波纹防护屏 Whipple防护实验研究的结果。结果表明 :波纹防护屏具有分散不同入射角弹丸高速撞击所产生碎片云损伤能量的特性 ,并能降低弹丸滑弹碎片对航天器外部结构和子系统的损伤 ,该防护结构的防护性能优于铝合金板防护屏 Whipple防护。     

空间碎片迫使宇航员躲到俄飞船内

一块空间碎片6月28日飞到距国际空间站非常近的距离上．迫使站上6名字航员躲避到两艘俄罗斯联盟号载人飞船内，以防出现撞击。该碎片飞过空间站的最近距离不到260米。确定安全后，宇航员们在约半小时后回到站内。