空间科学与试验学报

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在轨处置专栏

小行星撞击防御演示验证任务设计及关键技术分析

顾征, 韩承志, 黄翔宇, 张熇

2022, 22(4): 1-12. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.04.001

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小行星撞击地球的风险是人类共同面临的威胁,对其进行有效防御和处置应对措施受到国际社会的高度关注。小行星防御的相关研究不仅关乎人类文明存续和发展,其在前沿科学创新、工程技术发展引领方面也具有重要意义。本文对目前国际上已经或者正在实施的小行星撞击任务进行概述,对小行星撞击防御任务的特点进行了分析,在此基础上,提出了“伴飞观测+撞击+伴飞观测”的小行星撞击防御演示验证任务方案,对任务方案、关键环节设计以及关键技术进行阐述。

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在轨处置专栏

像平面纠偏比例导引方法研究

段耀武, 刘辉, 韩柠, 柳澍暄

2022, 22(4): 13-17. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.04.002

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为了应对小行星撞击的风险,需要研究有效的在轨处置技术手段。目前,国际公认的最为有效的在轨处置手段为动能撞击。为了能够满足撞击的有效性,需要确保撞击器在高撞击速度下的高精度制导控制。本文针对未来小行星在轨处置的末段高精度制导控制任务需求,基于光学惯性复合导航,设计了像平面纠偏比例导引方法,并进行了数学仿真。仿真实验结果表明:像平面纠偏比例导引方法能够满足末端的高速、高精度制导控制需求,并能够适应给定的不同误差组合。该方法同时具备计算量小、无迭代不收敛问题等优势,具有较强的工程实用价值。

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在轨处置专栏

核爆多物理场对近地小行星的偏转效应分析

成立, 夏银, 李璐璐, 李百文, 胡晓棉

2022, 22(4): 18-26. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.04.003

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本文针对对峙爆炸防御技术,研究了核爆中子、γ光子、X光多物理场对1km直径硅岩质小行星的偏转效应。数值模拟过程中,中子、γ光子、X光采用高空核爆的出壳能谱,这能够比较真实地反映太空核爆情形。研究结果表明,由于中子和γ光子的自由程相对较长,其在小行星表面的能量沉积效率更高,使小行星向外抛射物质的深度更大;由于X光的自由程相对较短,其在小行星表面的能量沉积深度较浅,尽管X光使小行星向外抛射物质的速度远大于中子和γ光子的作用,但由于向外抛射的物质质量较小,因此X光对小行星偏转效应的贡献相对较小。

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监测预警

考虑闲时对地遥感卫星的天基观测补网规划

杨元, 祝开建, 侯重远, 郭伟娜, 常羽彤, 王志亮, 胡思才, 王蔚东

2022, 22(4): 27-34. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.04.004

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针对天基观测资源不足问题,考虑一类对地遥感卫星具备空间目标观测能力,给出卫星资源空闲窗口、成像活动时间和卫星工况三类观测约束。在分析任务最大完成率、原方案最小变动率和最早任务结束时间的基础上,提出了基于时间约束的天基观测补网规划模型和算法。该算法将遗传算法和吱呀轮算法有效融合,形成两种算法优势互补。仿真算例不仅说明了增加可观测资源数量对完成天基观测任务是有效的,也验证了遗传与吱呀轮组合算法能提高补网规划问题的求解质量和速度。研究结果表明一类对地遥感卫星在空闲时段加入天基观测补网的可行性,有利于天基观测动态调度的重用性和稳定性。

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防护减缓

超高速正撞击下弹丸形状效应对碎片云分布特征的影响规律

彭芸, 邓勇军, 刘筱玲, 姚勇, 黄洁

2022, 22(4): 35-48. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.04.005

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真实空间碎片往往不是单一的形状,存在如球形、圆柱体或长方体等多种形状,不同的碎片形状将会导致截然不同的碎片云特征。碎片云的形貌、质量、速度分布等特征直接决定碎片云对在轨航天器舱壁的侵彻能力和潜在威胁。本文考虑弹丸大小、形状等因素,数值模拟并分析正撞击下弹丸形状效应对碎片云分布特征的影响。研究表明:在相同初始撞击条件下,碎片云外貌形态、碎片数目及其分布受弹丸几何尺寸的影响较大。相同初始动能条件下,同形状弹丸碎片云对舱壁的侵彻能力随弹丸尺寸增加而提高;相同撞击速度下,同质量圆柱体弹丸对舱壁的潜在威胁受长径比的影响更明显;在相同撞击速度和长径比相当的条件下,同质量的三棱柱弹丸碎片云质量大、速度高且分布较分散,对舱壁的受损范围和受损程度均有较大影响。

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政策法律

借鉴陆海空域交通运行规则,透视太空交通管理规则

黄林江, 于小红, 王杰娟, 曲亦佳, 李欣玲

2022, 22(4): 49-57. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.04.006

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国内外基于在轨碰撞概率的理论计算显示, 近地轨道太空物体的容量也有上限阀值,随着轨道确定精度和碰撞预警技术的提高, 这个门限可能会稍微提高,然而以每年2%～5%的速度增加的“太空垃圾”,将导致到2300年任何东西都无法进入太空轨道。为防止这种悲剧的发生,太空急需国际社会的共同治理,共同制定相关规则来约束太空活动。本文首先从太空交通“繁忙”和“爆发式”增长的角度分析交通运行规则的重要性,再借鉴陆海空域的交通管理规则和基本原则,明确太空交通应该遵循的优先级,最后提出太空交通管理的基本规则。

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政策法律

《2022太空威胁评估》解读分析

张河苇, 薛武, 张占月, 王鹏, 朱蓓

2022, 22(4): 58-64. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.04.007

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2022年4月4日,美国战略与国际研究中心发表了《2022太空威胁评估》研究报告。针对中、俄、伊(朗)、朝、印等五个重点国家,从太空组织机构、航天发射能力和太空对抗能力概述等方面对其进行了专门评估,分析了2021年发生的4项太空对抗事件,并提出美国政府未来应关注的电子对抗、俄罗斯反卫试验、应对太空对抗能力以及国际冲突对太空合作的影响等重点事项。通过跟踪分析历年太空威胁评估报告,可研判美国在太空安全领域的认知角度、战略政策走向和未来技术发展趋势,并结合中国实际提出建议。

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