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高面质比空间碎片的光谱特性分析与研究

金小龙  
【摘要】:当前高面质比(high area-to-mass ratio, HAMR)空间碎片由于其特殊的物理性质对在轨航天器及载人航天活动的威胁与日俱增,所谓高面质比空间碎片就是指面积与质量比在0.1-20m2/kg之间的空间飞行器残骸。针对高面质比空间碎片轨道漂移造成的编目识别困难,提出利用碎片表面材料光谱特性分辨高面质比空间碎片。相关文献已证实空间碎片反射光谱是碎片表面材料和太阳光谱共同作用的结果,能够反映碎片的材料性质,为高面质比空间碎片的光学特性研究提供依据。 文中所采用的研究方法是先对拍摄的高面质比空间碎片图像预处理,改正大气和望远镜光学系统的影响,主要包括暗场、平场、本底、标准星的改正以及波长定标,之后抽取碎片光谱数据曲线,最后将实测的高面质比空间碎片光谱曲线与测得的4种常见空间材料铝、白漆、金色隔热聚脂薄膜、太阳帆板光谱进行比对,分析两者光谱曲线特性,包括峰值、斜率、特征波段、形态等,计算两者的相关性,分辨高面质比空间碎片的表面材料,从而实现对高面质比空间碎片的分辨。 实验的低色散光谱观测数据表明:方法对于铝、白漆单一表面材料为主的卫星和火箭箭体等高面质比空间碎片具有较高的准确性,在较好的观测条件下,其相关系数大于0.9,验证了高面质比空间碎片表面材料的光谱特性具有分辨高面质比空间碎片的能力。


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