空间碎片材料检测技术研究

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1、２０１７年４月宇航计测技术Ａｐｒ．，２０１７第３７卷第２期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＶｏｌ．３７，Ｎｏ．２文章编号：１０００－７２０２（２０１７）０２－００５４－０４DOI：１０．１２０６０／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－７２０２．２０１７．０２．１１空间碎片材料检测技术研究陈春燕吴胜宝董晓琳张恒浩魏明（中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京１０００７６）摘要为了对空间碎片材料的成分进行快速检测，分析了空间碎片的来源和构成，并对空间碎片主要成分的国内外检测

2、技术手段进行了详细对比，采用了一种基于ＬＩＢＳ的网络化空间碎片检测方案。该方案具有分析速度快、测量精度和灵敏度高、可多元素同时测量、空间适应性好且无需样品预处理等特点，同时可实现检测流程全自动化和多线程化。关键词空间碎片成分检测网络化中图分类号：ＴＨ８７９文献标识码：ＡStudyofMaterialTestingTechnologyforSpaceDebrisＣＨＥＮＣｈｕｎ-ｙａｎＷＵＳｈｅｎｇ-ｂａｏＤＯＮＧＸｉａｏ-ｌｉｎＺＨＡＮＧＨｅｎｇ-ｈａｏＷＥＩＭｉｎｇ（ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＬａｕｎｃｈＶ

3、ｅｈｉｃｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲ＆ＤＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ）AbstractＦｏｒｆａｓｔｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｐａｃｅｄｅｂｒｉｓ′ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｐａｃｅｄｅｂｒｉｓ′ｓｏｕｒｃｅａｎｄｃｏｍ-ｐｏｓｉｔｉｏｎａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，Ｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｍｅａｎｓａｉｍｉｎｇａｔｍａｉｎｃｏｍｐｏｓｉ-ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｐａｃｅｄｅｂｒｉｓａｒｅａｌｓｏｃａｒｒｉｅｄｏｎｄｅｔａ

4、ｉｌｅｄｃｏｎｔｒａｓｔ，ａｋｉｎｄｏｆｔｈｅｓｐａｃｅｄｅｂｒｉｓ′ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｎｅｔ-ｗｏｒｋｐｒｏｊｅｃｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＬＩＢＳｉｓａｄｏｐｔ．Ｔｈａｔｐｒｏｊｅｃｔｈａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｓｕｃｈａｓｑｕｉｃｋａｎａｌｙｔｉｃａｌｓｐｅｅｄ，ｈｉｇｈｍｅａｓｕｒｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｅｇｒｅｅ，ｄｉｖｅｒｓｅｖｅｇｅｔａｂｌｅｍｅａｓｕｒａｂｌｅｉｎｔｈｅｍｅａｎｔｉｍｅ，ｇｏｏｄｓｐａｃｅａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｄｉｄｎ′ｔｎｅｅｄｓａｍｐｌ

5、ｅｔｏｐｒｅｐａｒｅａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｔｃ．ａｌｓｏｃａｎｃａｒｒｙｏｕｔｆｕｌｌ-ａｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄｍｕｌｔｉ-ｔｈｒｅａｄｉｎｇｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．KeywordsＳｐａｃｅｄｅｂｒｉｓＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇＮｅｔｗｏｒｋ1引言片可能有几千万个。空间碎片的相对运动约１０ｋｍ／ｓ，不同尺寸空间碎片对航天器有着不同程度的近年来，人类航天活动日益频繁，航天器发射数威胁，造成多种形式的危害，严重的可改变航天器的量不断增加，因此产生了大量的空间碎片，包括运载表面性能、运行

6、姿态和轨道，甚至可导致载人航天器［１］工具、失效载荷以及由空间物体碰撞产生的碎片等。的严重损毁，威胁航天员的生命安全。目前太空中已编目的大于１０ｃｍ的空间碎片约２万因此对空间碎片清除和研究日益迫切，进行碎个，１ｍｍ～１０ｃｍ的碎片超过５０万个；小于１ｍｍ的碎片能量转化再利用成为空间碎片控制的一个新方收稿日期：２０１６－０９－２８，修回日期：２０１７－０２－１４作者简介：陈春燕（１９８２－），女，高级工程师，硕士，主要研究方面：飞行器电气总体设计。第２期空间碎片材料检测技术研究·５５·向。碎片能量转化再利用形式多

7、种多样，如实现空间碎片的产品制造，其流程为对空间碎片的成分类别确定、检测分类，将其中不可用材料投入废料收集及处理系统中，对于可用材料进一步区分，将其分解为打印原料，结合空间３Ｄ打印技术，实现空间产品的直接制备。其中空间碎片材料检测是实现该技术的重要环节之一。2空间碎片的来源及构成图1大于10cm空间碎片分布图在性质上，空间碎片可分为自然成因的宇宙尘池受到碰撞的残渣分析，空间碎片是其碰撞的主要（或称微流星体，或微陨石）和人为空间碎片。依据因素，其成分是铝的氧化物、钛、锰、有机物、锌和氯，空间碎片的大小，通常将大于

8、１０ｃｍ的空间碎片称其中铝和铝的氧化物占主要。为大碎片，１ｍｍ～１０ｃｍ的称为中等碎片，小于１ｍｍＮＡＳＡ约翰逊航天中心轨道碎片项目办公室总的称为小碎片。结的在轨有效载荷和运载火箭碎片的组成成分密度在化学成分上，即根据物质来源和物质成分的质量比得出有效载荷的组成成分中铝合金占绝大部不同层次，可将空间碎片进行３级分类，第１级空间分；因具体火箭型号不同，火箭箭体组成成分比重之碎片分为自然微