激光驱动接力移除空间碎片的小卫星星座及可行性研究

摘要：

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l～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0.5m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.

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

所属期刊栏目：40

分类号：V525;TN249(航天术)

资助基金：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

在线出版日期：2019-04-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：156-163