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空间碎片碰撞概率及其阈值分析和研究

冯昊  
【摘要】: 随着人类太空活动的发展,空间碎片的数量迅速增长,航天器受碎片撞击的风险日益严重,必须采取有效的防护措施。空间碎片的碰撞预警,主要针对能够跟踪监测的直径大于10cm的碎片。确定航天器是否需要进行规避机动来避免与空间碎片发生碰撞,必须经过计算,评估航天器与空间碎片之间的交会风险,然后依照预警判据来确定。建立在误差分析基础上的碰撞概率判据是一种有效的碰撞预警判据。 目前的空间碎片预警系统完成了预警系统框架的构建,解决了空间物体轨道动态数据获取、轨道外推和交会关系预测、误差分析方法、碰撞概率计算方法、规避变轨轨道选择等问题;探索了预警判据、预警规范和流程等与工程紧密结合的环节,为实现为我国航天器提供常规运行预警服务的目标奠定了基础。 这篇论文讨论了空间碎片的碰撞概率及其阈值等相关问题。以空间碎片的碰撞预警为背景,研究了碰撞概率算法,对现有算法进行了扩展,分析了非线性交会的碰撞概率和最大概率。并基于碎片通量,给出了确定碰撞率阈值的方法,为空间碎片预警系统的预警判据的选择和确定提供技术支持。 目前,一些结论已经应用到空间碎片预警系统中,并参与预警的工程应用。其中碰撞概率阈值确定方法的探索则为空间碎片预警系统提供了重要参考。


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