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1、年第期总航天器环境工程低地球轨道航天器的轨道碎片环境陈必忠许京媛编译北京卫星环境工程研究所,北京摘要。对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不确定性。和测量中的关挂词空间碎片轨道碎片模型引言,。,过去在航天飞机的设计中考虑了微流星环境它是星际环境的一部分在每一瞬间都会有的流星体以大约可的平均速度扫过距地球表面以内的地球轨道空间,而其大部分是集中在尺寸为的微流星。,,,但是在同样范围的空间里估计已有的人造空间
2、碎片存在它们主要分,。、布在高倾斜的轨道上并以盯口的平均速度掠过这些空间碎片大部分都是火箭遗骸失效的有效载荷,也有少量仍在工作的有效载荷。,根据对个在轨卫星破碎而产生的多个碎片进行跟踪测试数据表明其中,。有的轨道碎片其尺寸为或更小有的轨道碎片其尺寸小于,,以上这种质量分布说明对于在低于的地球轨道飞行的大部分航天器来说轨道碎片环境要比流星体环境更恶劣并更具危险性。,轨道碎片分布的数学模型预示碰撞引起的破裂还将会导致或更小尺寸的碎片,。,以两倍速率增长以致在地球轨道上形成总质量的累积从过去年的情况来看这种累积己经是以每年,。
3、的平均速率增长而小尺寸的碎片则按每年的速率增长,。,然而这两种速率是不稳定的这也是需要进一步探讨的问题为此需要有新的数据和建立新的环境模型。数据源建立这个环境模型所考虑的数据源为空间碎片基本数据由美国空间司令部提供,包括已分类和准备分类两种时间在年到年间航天器环境工程年第期总,。光学测量是采用试验站的望远镜时间是年,、轨道碎片的反射率测量用的是地面红外望远镜美国空间司令胭部雷达和与空间司令部的望远镜”“分析了在年由航天飞机带回修理的太阳最大使命卫星在超高速粒子撞击后表面的
4、情况,。以便预测未来碎片的累积量考虑了不同通量模型和卫星碎片的数学模型关于数据源的关键假设和结论,对于上述数据源所作的假设和得出的结论如下由美国空间司令部的轨道数据装置得出的流量,是指跟踪到的轨道高度在,以下尺寸在以上的所有物体望远镜观测到的流量是美国空间司令部轨道数据装置预测流量的倍望远镜反可观测到直径在以上的物体射率的次量级,“”的太阳最大任务卫星表面所经受的轨道碎片流量很不相同大于碎片,的流量占而尺寸大于碎片流量可达到倍“”尺寸在之间的轨道碎片流量可通过太阳最
5、大任务卫星表面数据和,,,望远镜数据用线性内推法得出在一个’流量对直径的图上,、、、对于任何尺寸的轨道碎片流量随高度太阳活动轨道倾角分布速度与趋势,而变化同美国空间司令部轨道数据装置的预测的数据一致在平均年的太阳活动周期内,美国空间司令部追踪到的碎片的累积数将每年增长,“”在平均年的太阳活动周期内望远镜和太阳最大任务卫星表面所检测。的碎片的累积数将每年增长设计标准轨道碎片的流,、计算空间轨道碎片尺寸为和大于的通量要计及航天器的轨道高度倾角,,时间年和这年的太阳活动其方程为,,,,·,
6、必习梦,的凡司,·尸一,式中一空间轨道碎片的单位通量,卜一一系数对于随机翻滚表面取,岔一一一轨道碎片直径年第期总航天器环境工程,犷时间—,,介一一高度续子一一,个月的平滑太阳流量,少从推迟一年,。。扮一月顷角并且价万价,,万必双廿价,,,句沁“刁试卜矿卜’凡试气产户口,,曰一,,及少。其中
7、夕一一一每年轨道质量的增长率假设尸。倾角关系函数梦或称倾角换算系数是在轨道倾角的航天器流量与在流量总。。量平均倾角约时入射到航天器的流量的比率参见图。,,在平均年的太阳周期内的数值在和之间的范围对于目前的周期,,。年是太阳活动峰年它的预测值在平均值以上可能超过图是预测的轨道碎片流量与的流星体流量的比较图、,护,
