近地轨道空间碎片清除成本与控制策略分析

为解决空间碎片完全清除成本估算问题,文中提出将空间碎片清除技术分成地基清除技术和基于航天器的清除技术。通过对不同种类的清除方法进行成本核算,得到了仅发射航天器、使用地基清除LEO,发射航天器仅清除MEO和GEO以及使用地基清除LEO后发射航天器清除剩余碎片这3种情况下的总费用,并得到了在成本受限的情况下将航天器发射至赤纬角度为±60°的GEO上为优先清除策略的结论。     

航天器微流星体及空间碎片防护结构性能分析

微流星体及空间碎片是航天器的公认威胁，微流星体及空间碎片的高速撞击能导致航天器严重的损伤和灾难性的失效，防护结构设计是航天器设计的一个重要问题，在综合分析国际上已采用和研究航天器微流星体系及空间碎片防护结构防护性能预报方程的基础上，给出了不同防护材料和结构形式防护在超高速撞击下的撞出极限曲线，讨论了防护结构参数变化对防护性能的影响，通过曲线分析得出各防护结构在第一门槛值速度区间的防护性能是比较低的，正撞击损伤更严重，填充防护结构的性能优于其他防护结构。     

地基激光空间碎片清除技术研究

在研究空间碎片来源、危害与减缓对策的基础上,分析了危险空间碎片对航天器的威胁程度,比较了危险空间碎片的清除方法,介绍了地基激光空间碎片清除技术的发展现状和清除原理,给出了系统组成、工作流程和关键技术。介绍的方法对清除空间碎片,保护空间环境有一定的借鉴意义。     

空间碎片减缓措施研究

空间碎片减缓是人类航天活动可持续发展的重要保障.从技术和法律2个层面开展空间碎片减缓措施研究.在对不同技术措施进行比较分析的基础上,提出空间碎片减缓应综合运用以消能、垃圾轨道和脱轨为主的技术措施;针对空间碎片减缓的立法现状,呼吁应加强国际和国内立法来减缓空间碎片.最后,基于我国空间碎片减缓发展程度和特点,提出我国应以垃圾轨道和脱轨技术为主,以可重复航天器为辅发展空间碎片减缓技术,并加快国内空间立法进程,尽快制定空间碎片减缓的法律法规.     

在轨航天器轨道规避体系研究

针对在轨航天器主动防护的问题,文章综合考虑了未来航天器规避原则和规避过程中可能出现的因素,提出了在轨航天器轨道规避体系的构造思路。根据规避对象为空间碎片和航天器时的情况,建立了相应的规避基础框架;并利用事例对其中一个基础框架进行了分析和验证。分析结果表明,在轨航天器规避框架的研究对于降低航天器潜在威胁、增强航天器在轨运行安全具有积极的作用。     

基于散射光谱的材质分类识别研究

有效的甄别、掌握空间碎片的状态,是合理利用太空资源和在轨航天器规避风险的前提,为了安全、持续地开发和利用空间资源,基于散射光谱,使用夹角余弦和欧式距离嵌入K临近法(KNN-AC-ED),并与经典的朴素贝叶斯分类器作为对比,对实验室测得的空间碎片中常用的四种材质进行分类识别。分类识别的结果显示,KNN-AC-ED法比经典的朴素贝叶斯分类器总体分类精度高4%。研究表明:朴素贝叶斯分类器需要提取每个光谱曲线的三个特征,而特征提取费时费力;KNN-AC-ED法利用光谱线型和强度两种信息,不仅全面的反应了光谱的信息,且计算相对更快捷。通过对空间碎片常用材质的分类,为进一步研究空间碎片的尺寸、材质等信息提供一定的借鉴意义。     

悬挂靶板在高速弹丸冲击下的运动

为研究航天器外挂设备受到微流星或空间碎片的高速撞击后产生的运动规律和物理现象，通过将航天器外挂设备（太阳能帆板或天线等）模拟为简单悬挂板，得到悬挂板扬角与撞击速度、弹丸直径、材料屈服强度及悬挂板厚度之间的关系曲线。结果表明在特定条件下悬挂板并沿着弹丸运动方向上扬而是朝反方向做上扬运动，悬挂板朝弹丸运动方向的上扬角是有限的，相反其反向扬角在特定条件下无限制增长。     

超高速撞击加速技术及其应用研究

给出了二级轻气炮、三级轻气炮、静电加速器、等离子体加速器和聚能加速器等现代加速技术的原理,讨论了它们的弹丸质量和速度范围以及在超高速撞击实验中的应用．作为应用的例子给出了超高速撞击条件下航天器空间碎片防护结构以及压力容器损伤特性实验研究的结果．     

空间碎片概况研究

空间碎片对航天活动的影响日益增大,已越来越引起人们的关注。研究了空间碎片的定义和分类;重点分析了空间碎片来源及前景预测;论述了空间碎片的危害;提出了空间碎片的减缓措施。     

我国空间碎片研究“十五”取得跨越式发展

“空间碎片”（亦称空间垃圾）是人类航天活动遗弃在空间的废弃物，是空间环境的主要污染源。“十五”期间，在国家财政的大力支持下，我国空间碎片工作从无到有，取得了跨越式发展。据介绍，“十五”期间我国严格控制空间活动产生空间碎片，并取得显著成效。已初步构建空间碎片防护的设计、评估、仿真和验证体系。具备一定的为航天工程服务的能力。     

M/OD Risk Assessment System and Its Applications

A risk assessment system named meteoroid & orbital debris risk assessment system (MODRAS) developed for assessing risks of the spacecraft under the meteoroid and debris environment (M/OD EM) is presented.The computing resolution of MODRAS has been verified by both the three generic spacecraft geometries of inter agency debris committee (IADC) and similar foreign software such as BUMPER,ESABASE,and MDPANTO.The results show that the system is fit well with the computing results of the foreign software.Typical applications of the system are also presented,including a manned spacecraft and a space shuttle.     

航天器空间碎片单护屏防护结构参数优化

为解决微流星体及空间碎片高速撞击威胁航天器的安全运行等问题，采用防护结构防护性能预报的Nysmith模型，以非线性优化方法分析撞击条件和结构参数对优化结果的影响。得出了最优解存在的可行性条件和防护间距下界与撞击参数的关系，以曲线图给出了各参数对优化结果的影响。研究表明优化结果在低撞击速度时随撞击速度的增加急剧增加，而在高撞击速度时趋于平缓。     

Corrugation Stuffed Shield for Spacecraft and Its Performance

With the increasing number of orbital debris andspace environment continuing to deteriorate,mete-oroid and orbital debris(M/OD)have become a realthreat for space missions.So interest in the problemof M/OD has increased dramatically in the world.Based on observations,the population of orbital debrislarger than1cmin diameter is more than110thou-sand,larger than1mmin diameter is more than35million,andit will be continuing to increase5%an-nually[1].Hypervelocityi mpact of orbital debrislarg-er t…     

Investigation into debris cloud characterizations for oblique hypervelocity impact of projectiles on bumper

All long-duration spacecraft in low-earth-orbit are subject to high velocity impacts by meteoroids and space debris. Such impacts are expected to occur at non-normal incidence angles and can cause severe damage to the spacecraft and its external flight-eritical systems and possibly lead to catastrophic failure of the spacecraft. In order to ensure crew safety and proper funetion of internal and external spacecraft systems, the characteristics of a debris cloud generated by such impacts must be known. An analytical model is therefore developed for the characterization of the penetration and ricochet debris clouds created by tile hyperveloeity impact of an aluminum spherical projectile on an aluminum plate. This model employs normal and oblique shock wave theory to characterize the penetration and ricochet processes. The prediction results of center-of-mass trajectory, and leading velocity of penetration and ricochet debris clouds are obtained arid compared with numerical and experimental results in figures.     

玄武岩纤维布Whipple防护结构超高速撞击损伤分析

针对加入玄武岩纤维织物对Whipple防护结构损伤产生的影响进行了实验研究.探讨了将玄武岩纤维织物作为航天器空间碎片超高速撞击损伤防护结构的增强材料用于航天领域的可行性.实验采用的基本构形为Whipple防护结构,玄武岩纤维布按不同方案布置在结构中.实验分析表明,玄武岩纤维布的防护作用在于:其发生击穿破坏时,击穿孔处的纤维束产生的断裂和孔边处纤维束产生的变形消耗和吸收了撞击物的撞击能量;破坏时,玄武岩纤维束中逐次断裂的纤维丝与撞击物的撞击除了对撞击物产生切割作用外还在撞击物中产生高频的间歇冲击波,两者都对撞击物产生碎化作用;玄武岩纤维布自身的破坏不会再产生新的大碎片.     

空间碎片清理飞行器捕获系统设计与仿真

空间碎片清理飞行器对于解决空间碎片日益增多的问题具有重要意义,非合作目标捕获是其关键技术之一。在对非合作目标捕获系统分析的基础上,设计了飞网式捕获系统,建立飞网简化模型和分析评价指标,并用ANSYS/LS-DY-NA对其进行仿真,分析发射速度和发射角对飞网展开的影响,利用C-W方程分析飞网发射误差。结果表明,空间飞网对于非合作目标捕获具有良好的容错性。     

集群航天器网络发展现状及关键技术

为研究新兴集群航天器网络的发展现状及其亟需解决的关键技术难题,对目前该领域的文献进行了分析与总结.集群航天器是一种通过无线链路进行信息交互的,多航天器间协同工作的新型航天器构架,服务于未来日益复杂多样的空间探索任务.首先,结合卫星集群的定义,明晰了集群航天器网络的概念.然后,分析目前分布式协同工作的空间探索任务,阐述了集群航天器的发展历程,并从图论和轨道动力学角度描述了集群航天器网络的特征.最后,总结了集群航天器网络发展过程中亟需解决的关键技术难题,包括网络拓扑控制技术、路由技术、空间互联协议技术、协议跨层资源调配技术等,并结合其他领域研究热点提出了相应的发展建议.研究表明,集群航天器网络的技术研究尚处于初始阶段,仍有许多技术难题亟需解决,同时,成熟的互联网、移动传感器网络等可作为关键技术难题突破的参考.