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。     

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。     

推动全球协同清理空间碎片的建议

随着全球商业航天兴起和小卫星星座计划密集实施,空间碎片将急剧增长,逐渐占满低地球轨道(LEO)和地球同步轨道(GEO)资源,严重威胁到外空的长期可持续利用。当前空间碎片减缓管理已不能满足碎片治理需求,空间碎片主动清理和太空交通管理日益受到国际各界关注。同时,空间碎片环境治理是构建人类命运共同体的重要内容,对太空可持续发展举足轻重、刻不容缓,亟需主动作为、全球联动、快速推进。本文基于碎片清理面临的法律和技术问题,提出了四点建议。     

微小卫星的气动力辅助变轨优化设计

采用伪谱法对微小卫星气动力辅助变轨问题进行研究,在考虑热流限制、控制约束的条件下进行优化设计,得到微小卫星气动力辅助变轨的最优控制解。在此基础上,通过改变转移轨道的近地点高度,得到卫星的另一组飞行轨迹。比较这2组飞行轨迹,分析了转移轨道近地点高度对气动力辅助变轨的影响:近地点高度越高,依靠气动力辅助所能改变的轨道倾角越小,但是可以减小飞行过程中的最大过载、最大动压和最大驻点热流,因此在微小卫星的总体设计中应该综合考虑任务需求来确定转移轨道近地点的高度。     

地球静止轨道卫星碰撞碎片短期演化风险分析

地球静止轨道(GEO)卫星与空间碎片发生碰撞后短期内会出现无地面观测数据的情况。为解决该问题,筛选了所有运行或穿越GEO区域的空间目标,分析了数值法和解析法在进行接近分析时的优劣势,给出了基于弦截法的接近分析数值求解方法,运用SDP4模型进行轨道预报。运用质量守恒和动量守恒对NASA标准解体模型进行修正,生成空间碎片信息。针对短期演化风险,在无连锁碰撞研究需求时进行假设,进而简化碰撞概率计算方法。对GEO区域内碎片的碰撞和穿越GEO区域碎片的碰撞2类事件进行分析,在碰撞完全解体和非完全解体2种条件下,分析3 d内碰撞产生的碎片对GEO区域的威胁程度。仿真实验结果表明:在完全解体的情形下,新产生的空间碎片3 d内与原有空间目标会发生100多次小于20 km的接近,最近距离降低到214.4 m。在无地面对新生成空间碎片观测数据的条件下,该研究为航天器规避机动提供参考,为下一步的长期演化分析提供理论借鉴。     

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。     

GEO卫星寿命末期离轨控制策略

根据机构间空间碎片协调委员会(IADC)1997年的建议,提出了一种采用多次两脉冲霍曼变轨对寿命末期地球同步轨道(GEO)卫星实施离轨控制的策略。分析了剩余燃料充足时变轨中燃料消耗的计算,以及剩余燃料不足时应采用一次两脉冲霍曼变轨使卫星尽可能离开GEO的对策。仿真结果表明,该离轨控制策略可行。     

一九九三年发射的卫星轨道参数

一九九三年发射的卫星轨道参数本文用表格形式列出了世界各国在１９９３年内发射的卫星的轨道参数，主要包括：卫星名称、发射日期、运载火箭的名称，卫星运行轨道近地点与远地点的高度、轨道倾角及周期的参数。表中所列参数均引自《空间飞行》月刊１９９３年４月～１９９...     

低轨星载光学测量确定静止卫星轨道的方法

为了研究低地球轨道(LEO)卫星对地球静止轨道(GEO)卫星的跟踪定轨能力,文章提出利用LEO星载光学测量技术对GEO卫星进行轨道确定.文章充分考虑光学可视条件与星载相机的观测区域,对LEO卫星跟踪GEO卫星的空间环境以及测量模式进行模拟.利用模拟得到的测角数据采用数值方法对GEO卫星进行定轨并与参考轨道进行重叠对比....     

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。