星座卫星在轨长期管理测控策略研究

近年来,低轨大型卫星星座蓬勃发展,使得在轨卫星数量急剧增加,卫星在轨长期管理任务面临巨大挑战;首先分析了卫星星座在轨长期管理面临的挑战,针对星座卫星在轨长期管理面临的几种常见应用场景,通过理论分析扩频体制测控应答机的抗干扰机理,结合地面概念星卫星平台模拟验证,在微波暗室通过地面概念星卫星平台对星座卫星在轨长期管理可能出现的情况进行模拟;模拟不同星座卫星在轨运行场景以及相应的测控应对策略,验证了多星同时入境时的卫星长期管理策略的可行性,给出星座卫星在轨长期管理的有效应对策略,为卫星在轨长期管理问题提供参考。

内辐射带质子和电子被动屏蔽

高能量/高通量的质子和电子环境对穿越地球内辐射带的椭圆轨道卫星造成超高剂量的累积辐射效应。代替传统单质铝屏蔽防护措施,提出一种用于屏蔽空间质子和电子的复合材料屏蔽结构。采用多层屏蔽程序(Multi-Layered Shielding Simulation Software,MULASSIS)对穿越内辐射带的卫星轨道质子和电子与4种屏蔽材料(聚乙烯、聚丙烯、钽、铝)相互作用进行仿真计算,比较分析屏蔽后的总剂量、位移剂量随4种屏蔽材料面密度变化规律。结果表明:相同面密度下4种不同材料轨道粒子综合屏蔽效能从大到小分别是:聚丙烯、聚乙烯、铝、钽,其中聚丙烯和聚乙烯对质子和电子的屏蔽效果几乎相同。综合考虑4种材料的质子和电子屏蔽效果及机械性能,设计采用聚乙烯/铝复合屏蔽结构。为保障穿越内辐射带的卫星在轨可靠运行,要求总剂量和位移剂量屏蔽防护目标分别为:50 krad(Si)、2×10^(10)p·cm^(-2)(等效10 MeV质子)。仿真验证结果表明,实现上述卫星抗辐射防护指标条件下,聚乙烯/铝复合结构比单质铝结构节省了至少约27.8%屏蔽质量。