天基激光清除空间碎片任务分析

论文摘要

从天基激光技术参数和空间碎片清除需求两方面对天基激光碎片清除任务展开研究。基于激光支持爆轰波的传播机理,分析激光烧蚀推力的变化规律,揭示了短脉宽激光适用于碎片清除任务的原理,推导建立了激光烧蚀碎片的推力模型。对影响推力的典型激光参数进行研究,比较归纳了激光功率密度和光斑直径的通用求解模型,构建了最佳耦合条件下碎片速度增量与冲量耦合系数、脉冲个数之间的数学模型。从碎片尺寸和轨道区域两方面分析了将太阳同步轨道1～10cm碎片作为清除对象的必要性,基于清除任务的合理性提出天基激光和碎片在"偶遇"条件下的作用模式,给出了清除距离和清除时间窗口。运用轨道动力学知识建立了基于近地点高度增量的天基激光碎片清除效果评估模型,案例分析表明了天基激光清除碎片的可行性。研究成果可为相关技术研究和任务设计提供参考。

论文目录

• 0 引言
• 1 天基激光技术需求分析
•   1.1 激光烧蚀推移碎片机理分析
•     1.1.1 激光烧蚀推力产生机理
•     1.1.2 激光烧蚀推力变化规律
•   1.2 激光烧蚀碎片推力模型
•     1.2.1 模型推导
•     1.2.2 算例分析
•   1.3 典型激光参数分析
•     1.3.1 激光功率密度
•     1.3.2 激光光斑直径
•     1.3.3 冲量耦合系数
• 2 空间碎片清除需求分析
•   2.1 目标碎片筛选
•   2.2 清除区域筛选
•   2.3 清除窗口分析
• 3 清除效果分析仿真
•   3.1 清除效果评估模型
•   3.2 清除案例分析
•     3.2.1 想定参数
•     3.2.2 清除10cm碎片
•     3.2.3 清除1cm碎片
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王卫杰,李怡勇,罗文,张飞舟,张江

关键词: 天基激光,空间碎片清除,任务分析,速度增量,脉宽

来源: 系统工程与电子技术 2019年06期

年度: 2019

分类: 信息科技,基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,安全科学与灾害防治,航空航天科学与工程,无线电电子学

单位: 航天工程大学,北京应用物理与计算数学研究所,西安卫星测控中心

基金: 国家自然科学基金(51605489)资助课题

分类号: V528;TN249

页码: 1374-1382

总页数: 9

文件大小: 5475K

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