基于航天器解体事件的空间碎片寿命算法

研究了针对航天器解体事件所生成的空间碎片的寿命计算方法.给出了基于NASA标准航天器解体模型的航天器解体算法.该算法生成的一系列碎片参数,将作为寿命计算的初始条件.总结了现有求解碎片寿命的算法,并提出了一种半分析算法.该算法运用平均根数法的思路,计算了在J2摄动项的影响下,碎片的半长轴和偏心率的变化率;并采用微分积分法预报半长轴和偏心率随时间的变化.为了适应时变大气模型,该算法限制了计算步长.通过与数值法的比较分析了算法的计算速度和精度.选用了3种大气模型:SA76、GOST和MSIS-00,分析了不同大气模型在计算碎片寿命之间的差异.通过与P-78卫星解体事件的实测数据对比验证了整个算法的正确性.

航天器与短期空间碎片云碰撞概率算法

讨论了航天器与碎片云碰撞概率的提法,介绍了不同碰撞概率间的转换方法。在航天器轨道和碎片云中心轨道都确定情况下,研究了碰撞概率的一般算法;并根据C-W方程推导了只在短时间内有效的简化碰撞概率算法。最后通过蒙特卡洛法验证了简化算法的正确性。

在轨物体接近算法研究

根据NORAD公布的在轨物体(空间碎片或航天器)的轨道数据,给出了计算在轨物体两两间发生接近事件的方法。该方法结合了计算在轨物体接近的运动学筛选法和相对距离函数法,以提高计算效率。以该方法为基础,提出了特定航天器与全体在轨物体间的接近事件算法。算法采用了改进后的几何筛选法。该方法并不求解两轨道的最近点,而是求解包含最近点的时间窗口,从而解决了原方法漏报接近事件的问题。该方法在理论上可以检测到所有的接近事件,数值仿真验证支持了该结论。在计算效率上新方法相对于原算法也有约10倍的提高。

空间碎片云演变过程的阶段划分

根据碎片云从破碎点开始向空间扩散过程中碎片密度和形状的变化规律,以几何形状和起主要作用的因素为特征,定义了球形、椭球形、绳形、螺旋线形、全方位弥漫直至球壳形六个演变阶段.论述了在各个阶段的主要特征和对演变过程起主要作用的因素.总结了与演变过程相关的轨道运动理论和研究方法,分析了各个阶段演变的动力学原理.在球形阶段起主要作用的是分离速度;椭球形阶段可以利用线性化相对运动方程进行分析;绳形与螺旋线形在几何上有质变,但都有结点和结线,并可以利用速度增量理论分析和解释其存在的原因.轨道摄动力消除了结点和结线,导致碎片云的全方位弥漫,并最终使碎片云趋于球壳形.推导和罗列了各阶段转换标志点时刻的计算公式,利用计算机仿真的方法,给出了近地轨道各个阶段碎片云分布示意图,验证了演变过程阶段划分的合理性.

利用频谱分析确定空间目标太阳翼定向模式

分析对比了空间目标与可控飞行器轨道确定的不同,论述了太阳翼定向模式的不同对轨道运动特性的影响。通过地面站的测距与测角数据,推算出测量数据的地心距频谱。假定一种太阳翼定向模式,利用测量数据进行轨道确定,利用定轨数据计算地心距频谱并与测量数据的频谱比对,由此可确定太阳翼定向模式。利用数值仿真对近地太阳同步轨道和地球静止轨道两种情况进行了验证,仿真结果表明该思路和方法是有效的。

电阻抗测量法检测微生物的电路设计

为了检测血液中是否存在致病的微生物,根据电阻抗测量法原理,设计了一种检测微生物的压电微生物传感器电路。在分析了电路原理的基础上,推导出电路振荡频率与溶液介电常数的关系式,并结合实验数据,使用PSpice软件进行了仿真实验。仿真结果表明,压电微生物传感器电路可以应用于食品微生物快速检测、血液细菌培养中细菌检测以及溶液浓度检测等领域。