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。     

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。     

ESA开展GEO上小碎片的调查

文章主要介绍了欧空局开展地球同步轨道(GEO)小碎片的调查情况及相应技术.     

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。     

SDEEM2015空间碎片环境工程模型

文章介绍了哈尔滨工业大学空间碎片高速撞击研究中心"十二五"期间发布的空间碎片环境工程模型(SDEEM 2015)。该模型可实现LEO空间碎片环境描述,空间碎片撞击风险评估以及地基探测结果仿真,还可输出LEO航天器不同轨道位置处空间碎片撞击通量随撞击方位角、撞击速度及碎片尺寸的分布规律,地基探测设备探测区域内空间碎片空间密度及通量的分布情况等信息。SDEEM 2015适用轨道高度范围为200~2000 km,时间范围为1959年—2050年,所考虑的空间碎片来源包括解体碎片、Na K液滴、固体火箭发动机喷射物、溅射物和剥落物。     

我国空间碎片研究的进展情况与后续工作考虑

一、背景情况空间碎片是人类有意或无意丢弃在太空中的废弃物,是空间环境的主要污染源。由于空间碎片滞空时间相当漫长,碎片之间相互碰撞或爆炸又会产生新的、体积更小的空间碎片,从而加大了对空间飞行器特别是载人航天的潜在危害。因此,西方航天大国及俄罗斯等国家十分重视空间碎片研究。1993年,美国、俄罗斯、日本和欧空局发起成立了机构间空间碎片协调委员会(IADC)这一国际组织,以加强各成员机构间的交流,协调行动,控制空间碎片的产生,保护空间环境。二、参加机构间空间碎片协调委员会1995年6月,经国务院批准,我国以国家航天局的名义加…     

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。     

同步带1-10cm级空间碎片可见光探测技术研究

针对目前天地基碎片探测装备无法对同步轨道带1 10cm级空间碎片进行探测的问题,文章在对同步轨道带碎片分布规律、碎片探测技术手段进行分析总结的基础上,分析探讨了高轨航天器搭载光电传感器实现同步轨道带1 10cm级碎片探测所具备的技术指标和功能特点,并对基于天基测角信息的空间碎片轨道确定算法及相关技术进行分析。基于本文所述的分析论证和技术方法,可以确定高轨航天器实现对同步轨道带1 10cm级碎片的探测识别和轨道确定的可行性及能力需求,为同步轨道带1 10cm级碎片的天基光学探测提供一定的技术支持,为同步轨道带碎片探测专用航天器的研制论证提供技术支撑。     

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。     

德国分布式测绘卫星TerraSAR—X精确度优于标准

据新华网2009年4月2日报道，第五届欧洲空间碎片大会于3月30日一4月2日在德国达姆施塔特的欧洲航天局地面控制中心召开。这是空间碎片领域的最大型会议，由英国、法国、德国、意大利航天局以及空间研究委员会（COsPAR）和国际宇航科学院（IAA）联合举办。由于不久前刚刚发生了美俄卫星相撞事件，因此空间碎片如何处理成为会议的主要议题。会议发言者阐述了空间碎片研究结果，参与定义未来研究，巩固碎片环境模型，确定碎片缓减和补救的办法，评估碎片相关的风险及其控制，制定保护措施，并讨论政策、规章和法律方面的问题。大会在多个组织中进行讨论，包括机构间空间碎片协调委员会（IADC）和联合国和平利用外太空委员会科学与技术分委员会（UNCOPUOS）。     

Space Debris at the United Nations

Rules for activities in outer space are agreed upon in the Committee on the Peaceful Uses of Outer Space of the United Nations. Several international treaties have been adopted in the 1970s, that is, at a time before space debris became a concern for the international community. In the years 1979–1988 numerous documents were prepared by the UN Secretariat on space debris, but no official discussions of the problem were initiated by states members of the COPUOS. First proposals for introducing the matter to the UN appeared around 1988, after important studies on the subject were published by states and leading intergovernmental organizations. Also the International Telecommunication Union became concerned about the proliferation of space debris in the geostationary orbit and adopted in 1993 a recommendation to restrict the generation of debris and to re-orbit satellites approaching the end of their active lives into disposal orbits beyond the belt populated by active satellites. In 1994, the UN started discussing scientific and technical aspects of space debris. In the following years, with the assistance of experts from prominent space agencies, it elaborated a Technical Report on space debris. Legal aspects of the problem have not yet begun being discussed because the necessary consensus among states members of the COPUOS has not yet been achieved. Very recently, the UN received first information on a wider subject, space traffic management.     

Local debris congestion in the geosynchronous environment with population augmentation

Forecasting of localized debris congestion in the geostationary (GEO) regime is performed to investigate how frequently near-miss events occur for each of the longitude slots in the GEO ring. The present-day resident space object (RSO) population at GEO is propagated forward in time to determine current debris congestion conditions, and new probability density functions that describe where GEO satellites are inserted into operational orbits are harnessed to assess longitude-dependent congestion in “business-as-usual” launch traffic, with and without re-orbiting at end-of-life. Congestion forecasting for a 50-year period is presented to illustrate the need for appropriately executed mitigation measures in the GEO ring. Results indicate that localized debris congestion will double within 50 years under current 80% re-orbiting success rates.     

Compliance of disposal orbits with the French Space Operations Act: The Good Practices and the STELA tool

Space debris mitigation is one objective of the French Space Operations Act (FSOA), in line with Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC) recommendations, through the removal of non-operational objects from populated regions. At the end of their mission, space objects are to be placed on orbits that will minimize future hazards to space objects orbiting in the same region. The FSOA, which came into force in 2010, ensures that technical risks associated with space activities are properly mitigated. The Act confers CNES a central support role in providing technical expertise to government on regulations dealing with space operations. In order to address the compliance of disposal orbits with the law technical requirements, CNES draws up Good Practices as well as a dedicated tool, Semi-analytic Tool for End of Life Analysis (STELA).     

空间目标轨道信息软件平台的建设

空间目标轨道信息是空间态势感知的重要要素,是空间碰撞预警、空间碎片环境模型和许多空间应用的基础。因而,空间目标轨道确定成为空间态势感知的主要任务之一。文章介绍武汉大学测绘学院正在开发建设的空间目标轨道信息服务软件平台,该平台拥有的主要功能有:利用多源数据的卫星/空间碎片轨道确定(包括初轨确定)与预报、大气质量密度模型精化、空间碰撞预警和半解析法快速精密轨道传播等。文章还针对软件平台功能的研究进展进行了综述,介绍了软件平台发展规划。     

空间碎片现状与清理

分析了空间碎片的严峻现状和空间碎片的10个来源,指出轨道碰撞是产生碎片最多的因素;介绍了空间碎片的观测方法、原理和观测系统的概况,包括正在兴建的观测系统——“空间篱笆”。最后,根据不同轨道高度和空间碎片的数量与大小,提出空间碎片清理原则、要求和9种清理方法。     

空间碎片国际机制发展趋势分析

文章通过对空间碎片国际机制(多边谈判机制)的分析,指出其发展趋势,从而为中国参加相关谈判工作提供参考。空间碎片国际机制的发展已呈现出明显的政策化、法律化和制度化的趋势。无论是从外空利益争夺、外空战略实现,还是从中国航天事业可持续发展、中国航天立法体系完善的角度来讲,积极参加空间碎片技术合作与规则制定的国际谈判都具有重要意义。从国内建设上来看,中国应尽快制定“技术—政策(战略)—法律”三位一体的解决思路和具体方案;从国际层面看,可以借鉴美国一直坚持和贯彻的“技术—政策—国内规则—国际软法—国际法”外空策略,来开展空间碎片减缓和清除等方面的技术与规则制定的合作。     

中国空间碎片防护研究工作进展

回顾了2006年中国空间碎片防护研究工作的情况,简要介绍了MODAOST软件研究的相关活动,以及风险评估及防护结构优化技术、超高速撞击横向校验、部件/分系统和空间碎片撞击感知技术。     

A Geosynchronous Orbit Search Strategy

Since more than 10 years there is evidence that small-size space debris is accumulating in the geosynchronous orbit (GEO), probably as the result of breakups. Two break-ups have been reported in GEO. The 1978 break-up of an EKRAN 2 satellite, SSN 10365, was identified in 1992, and in 1992 a Titan 3C Transtage, SSN 3432, break-up produced at least twenty observable pieces. Subsequently several nations performed optical surveys of the GEO region in the form of independent observation campaigns. Such surveys suffer from the fact that the field of view of optical telescopes is small compared with the total area covered by the GEO ring. As a consequence only a small volume of the orbital element-magnitude-space is covered by each individual survey. Results from these surveys are thus affected by observational biases and therefore difficult to compare. This paper describes the development of a common search strategy to overcome these limitations. The strategy optimizes the sampling for objects in orbits similar to the orbits of the known GEO population but does not exclude the detection of objects with other orbital planes. A properly designed common search strategy clearly eases the comparison of results from different groups and the extrapolation from the sparse (biased) samples to the entire GEO environment.     

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。