一种应用于空间碎片演化模型的碰撞概率算法

针对碰撞概率算法Cube模型参数影响空间碎片演化模型的仿真结果问题进行了深入分析与研究,并将原Cube算法进行改进,由此提出I-Cube模型。经过多次蒙特卡洛仿真结果验证,I-Cube模型对演化过程中空间碎片碰撞概率的计算更为准确合理,空间碎片长期演化模型的结果不再依赖于自身碰撞概率算法的相关参数,提高了空间碎片长期演化模型的稳定性与可信度。     

低地轨道空间碎片环境建模与分析

根据“箱中粒子”(PIB-Particles In a Box)的模型和气体分子运动学理论,建立了估算低地轨道上空间碎片总数的微分方程,参考国外文献有关空间碎片统计数据和初始条件,求解方程,并分析了空间碎片环境的短期和长期变化趋势.     

低地轨道空间碎片环境建模与分析

根据“箱中粒子”（PIB）的模型和气体分子运动学理论，建立了估算低地轨道（LEO）上空间碎片总数的微分方程，参考国外文献提供的有关空间碎片统计数据和初始条件，求解方程，并分析了空间碎片环境的短期和长期变化趋势。     

NASA空间碎片模型

介绍ＮＡＳＡ为预示空间碎片环境未来发展趋势所建立的空间模型（包括通用模型和专用模型）及其适用范围。通用模型包括ＯＲＤＥＭ９６、ＢＵＭＰＥＲＩＩ、ＥＶＯＬＶＥ、ＣＨＡＩＮ和ＤＡＳ；专用模型包括ＮＡＳＡ碎片模型、弹道限制方程和轨道计算模型等。这些模型不仅可用于评估当前的碎片环境，而且还可评估载人与无人航天器在轨运行时的碎片碰撞风险。     

空间碎片数据形式及轨道演化算法

根据建立空间碎片工程模型的需要,定义了一种描述单个空间碎片运行位置及其物理特性的数据形式。基于空间碎片运动规律给出了一种用于计算单个空间碎片运行时＂平均位置＂的演化算法。计算的演化结果与STK软件计算的标称轨道比较表明：该演化算法正确。     

空间碎片环境的现状,未来及防护

在调研国外碎片研究活动基础上,分析了空间碎片的类型、增长及空间分布规律,根据气体动力学理论,估算了航天器与轨道碎片的碰撞几率和碰撞速度,介绍了NASA的“PIB”近地轨道空间碎片环境予示模型,关于空间碎片问题的对策,综述了国际上已采用的一些予防措施,清除空间碎片的各种技术方案正在深入研究之中,该文只作了一般概念性介绍。     

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...     

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…     

航天器反应式碎片规避动作规划方法

提出一种航天器反应式碎片规避动作规划方法,首先以扰动流体动态系统(IFDS)算法作为动作规划的基础算法,通过其中的总和扰动矩阵对航天器的轨道速度矢量进行修正,实现轨道机动规避;然后,建立基于双延迟深度确定性策略梯度(TD3)深度强化学习算法的反应式动作规划方法,通过TD3在线优化IFDS规划参数,实现对碎片群的“状态-动作”最优、快速规避决策。在此基础上,将优先级经验回放和渐进式学习策略引入该方法中,提升训练效率。最后,仿真结果表明,所提方法可使航天器安全规避多发、突发、动态且形状各异的空间碎片群,且具有较好的实时性。     

空间交会轨迹安全性定量评价指标研究

针对当前交会轨迹安全分析缺乏有效的定量评价方法,研究提出了两种考虑实际交会过程导航偏差和控制偏差的安全性定量评价指标,分别是交会过程中任意时刻失效后追踪器的位置误差分布3σ椭球与目标器控制区域的最小距离和两个飞行器的最大瞬时碰撞概率。研究了这两个指标的快速简化计算方法;并基于协方差分析描述函数法(CADET),建立了非线性交会下考虑导航偏差和控制偏差的相对状态及其协方差矩阵的传播模型。通过两个仿真算例验证了两个指标的合理性、快速性和准确性,并且可适应于在线轨迹安全性分析和一般情况下的线性和非线性交会安全轨迹设计。
     

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。     

Will space run out of space? The orbital debris problem and its mitigation

An appraisal of current and future risks from space debris is presented with the aid of calculations carried out by the MASTER model. The efficacy of various technical options -- such as fuel venting, de-orbiting and use of a graveyard orbit -- for counteracting the problem is discussed. The article then focuses on governmental and international cooperative measures and looks at the recent work done by subcommittees of the UN COPUOS.     

对欧空局轨道碎片模型的评价

文章评价了颗粒大于1cm的碎片模型,它包含大于10cm的一组粒子和介于1～10cm之间的粒子,它们是由空间暴露模拟得到的。接着讨论了尺寸范围介于0.1～10mm之间的小粒子束流。假定这些粒子主要是由小粒子与卫星碰撞产生的。这种碰撞主要发生在450～500kin的高度范围内(空间站高度),碰撞与否还取决于轨道高度和离心率。     

低地球轨道航天器的轨道碎片环境

文章介绍了一种适用于低地球轨道航天器的轨道碎片环境模型。对建立这个模型的数据源及设计标准进行了详细的叙述。并评价这个数据模型对未来空间环境的预测和测量中的不确定性。     

对美国宇航公司使用的轨道碎片模型的评价

文章介绍了碰撞程序和碎片程序,并进行了评价。前一个程序说明了碎片撞击的破裂特性;后一个程序给出了当一个空间物体进入碎片云时的撞击概率。