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题名激光驱动接力移除空间碎片的小卫星星座及可行性研究
被引量：8
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作者
陈川
杨武霖
余谦
李明
龚自正
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机构
北京卫星环境工程研究所可靠性与环境工程技术重点实验室
北京卫星环境工程研究所
中国空间技术研究院
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出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期156-163,共8页
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基金
国家安全重大基础研究计划(61331103)
空间碎片专项(KJSP2016040103)
国防科技创新特区项目(17-H863-03-ZT-001-063-01)
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文摘
在众多空间碎片移除技术中,天基激光烧蚀驱动是一种高效的、有广阔应用前景的移除技术,特别是针对移除海量的、尺寸在1～10 cm的危险碎片而言,更是具有独特优势。然而,这一技术对高能激光器单脉冲能量、光束质量、发射镜口径等要求很高,目前的硬件水平还达不到实用指标要求,制约了其天基应用。为了克服这些硬件技术障碍,本文另辟蹊径,利用小卫星概念,提出了由不同轨道高度小卫星平台组成小卫星星座,通过在每个小卫星平台上的激光驱动接力来逐步降低碎片轨道高度,最终达到移除空间碎片的小卫星接力移除星座的构想。基于现有的激光器性能参数,根据激光烧蚀驱动碎片动力学模型计算了单个卫星平台的移除能力,结果显示,10 J单脉冲能量激光器和0.5 m直径发射镜,能够对20 km范围内、尺寸小于10 cm碎片进行有效驱动。进而,针对空间碎片密集度高而应用最广的800 km轨道高度区域,设计了由分布在不同轨道高度的30颗小卫星组成接力驱动移除星座系统方案,通过仿真模拟计算验证了星座系统的移除碎片的可行性。该研究利用目前热门的小卫星星座,降低了天基激光移除空间碎片技术对硬件的性能要求,为该技术的应用提供了新的思路和途径,所提出的小卫星接力驱动星座系统方案也有工程参考价值。
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关键词
空间碎片主动移除
天基激光
接力驱动
小卫星星座
移除策略
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Keywords
Active space debris removal
Space-based laser
Laser driven relay
Small satellite constellations
Removal strategy
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分类号
V528
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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