基于子集模拟法的卫星碰撞风险评估研究

卫星碰撞风险评估是卫星进行空间碎片预警和规避机动的基础,传统的蒙特卡洛法计算碰撞概率效率较低。本文将Gibbs采样与子集模拟法相结合,并应用于卫星碰撞概率计算中,通过选取合适的中间失效事件,将碰撞概率转换为一系列较大的中间失效事件条件概率的乘积,同时使用Gibbs抽样方法生成失效域内的样本,降低计算所需样本数。文中给出了子集模拟法求解卫星碰撞概率的具体步骤,并通过算例验证了子集模拟法的可行性和高效性。结果表明,子集模拟法在卫星碰撞概率计算中精度较高,且碰撞概率越低,相对于传统蒙特卡洛法的效率越高。

美俄卫星碰撞事件验证及其对我国卫星的影响分析

北京时间2009年2月11日0时55分,美国铱星-33和俄罗斯宇宙-2251两颗卫星在太空相撞,在所在的高度产生了大量新增空间碎片,使得空间碎片环境更加严峻,低轨航天器运行遭受空间碎片撞击的风险大幅增加。文章通过碰撞前后轨道数据分析,确认并验证了此次碰撞事件;利用事前轨道数据进行碰撞预警分析,得出碰撞的相关的参数;通过分析此次事件产生的新增碎片的轨道数据,进一步验证确认碰撞事件;从空间碎片密度和通量角度分析其对当前空间碎片环境产生的影响;通过新增碎片寿命计算分析其对空间碎片环境的长期的影响;从碰撞概率出发分析对航天器运行安全的威胁。分析结果表明:我国低轨卫星在一定程度上增大了空间碎片碰撞风险,需要进行在轨空间碎片碰撞预警,以确保我国卫星的安全运行。

基于显式表达式的空间目标最大碰撞概率分析

最大碰撞概率的计算在空间目标碰撞风险评估中具有重要意义。基于碰撞概率的显式表达式,利用一元函数和二元函数求极值的方法分别讨论了目标误差椭球形状固定和不定两种情况下最大碰撞概率的计算方法,得到了两种情况下最大碰撞概率的表达式。对于误差椭球形状固定的情况得到了碰撞概率最大时两目标位置协方差的取值,对于误差椭球不定情况得到了碰撞概率最大时径向联合方差的取值和水平面内联合方差所满足的关系。分析了最大碰撞概率的影响因素,讨论了水平面内误差方差的耦合特性。对今年二月发生的美俄卫星碰撞事件进行了分析,得到误差椭球任意形状时最大碰撞概率为1.864E-3。

在轨物体碰撞预报的并行算法

2009年美俄卫星意外相撞事件显示:目前在轨的卫星已经相当拥挤,相互碰撞的危险不再可以忽视。预报在轨物体的碰撞,不仅需要更完善准确的观测数据,也需要更完善准确的环境模拟计算模型。在"怀疑-确认"策略的基础上讨论了在轨物体碰撞预报计算的并行算法,从计算的时间复杂度评估,现有的并行计算能力可以进行卫星碰撞危险预报。

星座设计中的安全性问题研究

如何避免星座中卫星之间发生碰撞是星座安全性设计需要考虑的重要问题,给出了预测星座中卫星发生碰撞的一种方法,提出保证星座安全性需要考虑的三个问题并研究了如何避免星座中工作卫星、备份卫星和寿命终止卫星与工作卫星发生碰撞的措施。

空间碎片问题的起源、现状和发展

字面意义上的空间碎片指的是解体产生的碎片,但一般也包含火箭残骸、废弃卫星等各类无功能人造物体。随着人类探索、利用太空的步伐,空间碎片逐渐开始成为影响并威胁人类空间活动不可避免的问题。文章主要介绍空间碎片问题的起源、当前的状况、人们如何应对以及未来可能遇到的问题。

空间碎片环境动态可视化软件开发

对国内外空间碎片环境模型进行比较分析,设计了空间目标仿真显示系统,构建了空间碎片环境演化的可视化平台,利用OpenGL的纹理、双缓冲等技术实现了空间环境场景元素的绘制及动态显示。系统可以根据TLE轨道参数,利用SGP4轨道预报模型,或给定开普勒轨道参数,利用其它解析轨道理论,实现对空间碎片轨道运动的动态显示。对Iridium 33与COSMOS 2251碰撞事件进行了再现,相关技术已用于空间目标天基光学监测与编目仿真系统,动态展示空间目标监测与轨道编目的进程。