空间碎片与航天器碰撞风险评估研究

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1、=一.一一一一一袭坚望叁里望支连鳖公一一一~一一升一摘要低地球轨道航天器易受到空间碎片的超高速撞击。这些撞击损伤对航天器的一些关键系统构成严重威胁，甚至导致航天器发生灾难性失效。为了减小对航天器在轨安全运行的威胁，必须进行空间碎片防护结构的设计，并对空间碎片与航天器撞击的风险进行评估。对于大尺寸空间碎片，由于已经通过观测跟踪手段进行了登录造册，可以采取在轨机动予以规避;对于无法登录造册、尺寸较小的空间碎片，只能通过在航天器上设置防护结构进行被动防护。在观测与在轨探测数据的基础上，采用统计方法建立空间碎片环

2、境模型对空间碎片环境予以预报。基于空间碎片环境模型进行的空间碎片高速撞击航天器的风险分析是防护结构设计的关键。本文对航天器空间碎片碰撞风险评估中所涉及到的如空间碎片环境模型、遮挡效应等关键技术进行了研究，为编制航天器空间碎片风险评估软件奠定技术基础。首先，对空间碎片环境模型软件ORDEM2000的输入输出数据格式以及空间碎片与航天器碰撞概率分析中所需空间碎片环境参数特征进行了分析。其次，分析了航天器空间碎片自遮挡效应对航天器风险评估的影响。分析了两种计算航天器自遮挡效应的方法，并对两种方法进行了比较。最后

3、，研究了航天器空间碎片碰撞风险评估的方法及流程。以某航天器模型为例，计算了空间碎片碰撞航天器的概率，分析了航天器自遮挡效应对航天器碰撞风险的影响.关键词空间碎片;撞击概率:遮挡效应;风险评估一一一一一一一一买里鬓驾迄里鳖里AbstractAllspacecraftinlowearthorbitaresubjecttohypervelocityimpactbyspacedebris.Theseimpactscandamageflight-criticalsystems,whichcaninturnleadt

4、ocatastrophicfailureofthespacecraft.Inordertoreducethethreateningofspacedebristospacecraftsafetyoperationonorbit,theeffectiveprotectionstructuredesignandtheriskassessmentofsuchimpactmustbetakenintoaccount.Thelargesizespacedebriscanbeobserved,trackedandcat

5、alogued,canadoptschemessuchasavoidancemaneuveringonorbittoavoidimpact.Thesmallspacedebriswiththesizeinthemillimeterrangecannotbecatalogued,canonlybeprotectedbypassiveshieldingmeans,layshieldbumperoutsidethespacecraft.Thespacedebrisenvironmentmodelobtained

6、bystatisticmethodbasedonthedatafromobservationandon-orbitexplorationcanpredictthespacedebrisenvironment.TheriskanalysisofspacedebrishypervelocityimpactonspacecraftbasedonenvironmentmodelisthekeyforeffectiveshieldingdesignThekeytechnologiesusedinthespacede

7、brishypervelocityimpactonspacecraftriskassessmentsuchasthespacedebrisenvironmentmodel,effectofshadowingectareinvestigated.Itisthetechnicalbaseforprogrammingthesoftwareofthespacedebrisriskassessment.First,theinput-outputformatofenvironmentmodelsoftwareORDE

8、M2000isanalyzed,andthecharacteristicsofenvironmentparametersusedintheanalysisoftheprobabilityofspacedebrisimpactonspacecraftisalsoanalyzed.Secondly,theeffectofshadowingonspacecraftspacedebrisriskassessmentisanalyzed