低轨空间目标光度统计分析-论文.pdf

《低轨空间目标光度统计分析-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第55卷第4期天文学报V01．55NO．42014午7月ACTAASTRON0MICASINICAJu1．，2014低轨空间目标光度统计分析冰张逸平，2，3十赵长印，2张晓祥，2平一鼎，2张晨1,2,3(1【1]国科学院紫金山天文台南京210008)(2}J同科学院问目标与碎片观测蕈点实验室南京210008)(3中国科学院大学北京100049)摘要光度是空间目标的基本特征之一，常用十空间日标的辅助识别，也叮用于计算窄问目标光学散射截面．空间目标通常因反射太阳光而发亮，其亮度受到多种冈素影响．多目标

2、光度观测设备运行以来，积累r大量空间目标的光度数据．对此设备测光的整体精度进行．r评估，列l1』J，卒问目标相位角一星等关系(PA—m)的几种常见情况，并对2000多个低轨目标的光度情况进行了统计．关键词天体测量学，仪器：测光，方法：数据分析，方法：统计中图分类号：P123；文献标识码：A1引言光度是空间目标的基本物理特征之一，能在一定程度上反映目标的大小、形状、姿态以及表面覆盖材料性质，可用丁空间目标的辅助识别，也常J}_}j于计算空间目标光学散射截面[1】．空问目标通常因反射太阳光而发亮，其光

3、度信息受到地球外层空间辐射环境、目标与测站之间的距离(斜距)、太阳一目标一测站之间的夹角(相位角)、目标自身特性(人小、形状以及表面材料)、目标的轨道姿态以及人气消光等的影响．在获取目标的视星等后，为了数据的一致性，需要将观测到的空间目标视星等进行斜距和相位角的归一化．对于不同的空间目标，与测站问的距离不同．即使同一个目标，随着时间的变化，与测站间的距离也在发生变化．因此需要将视星等归一化到统一距离，／T／,l：m一2．5ig(1／Zg)，其中'／7／,为观测视星等，717,。l为斜距改正后的星等

4、值，f为目标到观测点的距离，即斜距，f0为归一化的距离．对低轨目标，z0通常取1000km[．对丁光学反射，有两种反射方式：镜面反射和漫反射．镜面反射通常发生在高度磨光的表面，漫发射发生在粗糙的表面．实际表面的反射远比镜面反射和漫反射的线性组合复杂，但这两者的线性组合仍然是一个很好的近似[1]．镜面反射球状星的旱等与相位角无关，漫反射球状卫星星等和相位角的关系称为漫反射球相位角函数．对于不同相位角观测的视星等，需要利用相位角函数改正到统一的相位角．2o13一ii一29收到原稿，2o14—02—15

5、收到修改稿国家自然科学基金项目(11033009，11125315)资助十yipingzhang1987@163．COIn4期张逸平等：低轨空间目标光度统计分析323早先通过光度计的技术手段可以实现单个空间目标光度信息的采集．随着技术的发展，特别是CCD技术的发展，现在观测设备能够实现在对位置观测的同时，利用较差测光或绝对测光的方法获取空间目标的光度信息．多目标光度观测设备运行以来，积累了人量低轨空间目标的光度数据．根据球状卫星镜面反射模型，利用仍然在轨的镜面球状星，对其归一化后的视星等进行了分析

6、统计，并依此对观测系统及所得的观测资料整体精度进行了估计．实测的空间目标PA和m之问所展现出来的关系，非常复杂和多样．通常假定望远镜所收集的光为空间目标漫反射的光，因此使用漫反射球相位角函数进行相位角的归一化．如在IADC(Inter—AgencySpaceDebrisCoordinationCommittee，机构间空间碎片协调委员会)空间碎片光学联测中，使用漫反射球相位角函数进行相位角的归一化【1]．对于单个目标，尤其是完整的目标，使用这样的归一化方式，结果可能会有很大的偏差．利用多目标光度观

7、测设备积累的大量光度数据，绘制出每个目标的PA—fit图，根据图所展示的共同点，找出了几种类型的PA—m图，这反映了空间目标自身的一些特性．2理论模型[3】空间目标通常冈反射太阳光而发亮．根据基本辐射理论，讨论儿种典型情况：理想镜面反射球、理想漫反射球和平面镜．并对平面镜被地面观测到的概率进行计算．2．1镜面反射球体镜面反射球状星反射出的太阳光各个方向都相同，和卫星相距z处的观测者观测剑的星照度为aE~saE~7rb。aE~b⋯丽r，LJ其中a是星的反照率，b是卫星的半径，s是卫星在天空中受太阳光

8、照射的横截面积，En是太阿1在地球大气表层的照度．此外，地球人气有消光作用，火气透射系数K为K=e一。z，(2)其中C为消光系数，为卫星的天项距．故得照度E为aEmb2e—ecz=，星视星等为m=m0+Amo+Amk其中m。、Am0和Amk是影响视星等的L个部分，表达式分别为m0=-2．5lgEe．△mo=-2．5lg豢324天文学报55卷Amk=Am~secZ，Amo是天顶大气消光星等，它随着地区、大气透明情况和光线波长而变．2．2漫反射球体考察卫星面积元d，假设太阳方向和面积元