温 泉,杨丽薇,赵尚弘,方英武,王 轶,丁西峰,林 涛

(空军工程大学信息与导航学院,陕西 西安 710077)

1 引 言

自1957年人类进入空间时代以来,频繁的航天活动产生了数量庞大的空间碎片,已经严重污染了空间环境,威胁着航天活动的安全[1]。空间碎片主要是指人类在太空活动中遗留在空间中的废弃航天器残骸以及它们因碰撞或爆炸而产生的碎片[2]。空间碎片主要分布在400～2000 km的近地轨道(LEO)上,其中尺寸量级在1～10 cm的小尺度空间碎片因无法被监测跟踪,并且能对LEO轨道空间目标产生致命的危害,是LEO区域最危险的空间碎片。为了最大限度地保障近地空间环境安全,主动移除LEO区域小尺度空间碎片迫在眉睫[1]。国内外提出的空间碎片主动移除方案主要有绳系拖拽法、捕获法和激光辐照法三类[3-5]。激光辐照主动移除空间碎片技术可同时进行探测和跟瞄,操作简单,响应时间短,可重复使用,且成本较低,是目前国内外移除小尺度空间碎片最有前景的方法,也是当前的研究重点[6-7]。

近年来,国际上广泛开展了激光清除空间碎片的研究计划,如美国的ORION[8]、欧盟的CLEANSPACE[9]等,国内也开展了激光辐照小尺度空间碎片的相关研究[10-12]。文献[13]对碎片及激光器运行轨道、激光器参数、激光光束传播、碎片材料及质量、碎片环境等多方面进行了分析,并对天基激光站系统参数进行了初步设计,提出了可行的技术方案。文献[14]提出了天基平台持续机动以提供高能脉冲激光持续作用空间碎片形成一种“拖曳”力,清理空间200 kg碎片的方案,估算了清理需要的速度增量和时间。……