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揭秘欧洲LDR系统路线图:激光移除太空碎片不是梦
发布时间:2022-03-23 10:32
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本文摘要:近日,在AppliedOptics期刊上,法国AirbusDefenceandSpace的BrunoEsmiller、CompagnieIndustrielledesLasers(CILAS)的ChristopheJacquelard,德国空间中心Hans-AlbertEcke及波兰AstronomicalObservatory的EdwinWnuk等和合作撰写论文,描写了欧洲自2011年以来实行的激光技术去除太空垃圾碎片项目CLEANSPACE项目进展情况。

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近日,在AppliedOptics期刊上,法国AirbusDefenceandSpace的BrunoEsmiller、CompagnieIndustrielledesLasers(CILAS)的ChristopheJacquelard,德国空间中心Hans-AlbertEcke及波兰AstronomicalObservatory的EdwinWnuk等和合作撰写论文,描写了欧洲自2011年以来实行的激光技术去除太空垃圾碎片项目CLEANSPACE项目进展情况。  1.空间碎片情况  累计2014年11月份,整个空间碎片多达了75M片,总重量为6500吨,77%集中于在地球近地轨道(900~1400km),根据2005年的公开发表结果,其产于情况如表格1右图。

从目前情况看,撞击有可能是太空碎片产生的主要原因,级联撞击不会导致太空碎片数目呈现出指数快速增长。根据碎片的尺度和运动特点,目前可以想起及已实行的保护措施及方法在表格1中得出。

明确还包括:1)对于10cm以上的大碎片,通过免除撞击操纵措施或者在轨保护器去除飞行器周围碎片措施早已顺利实行。2)对于大于1cm的碎片,强壮的设计及防水可以有效地防水,且成本比较较低。3)对于1~10cm范围内的碎片,目前无有效地的方法可以展开防水。

空间飞行器对于经济建设及国防安全性至关重要,对于飞行器安全性运营维护是发展空间技术的基础,对于政府、商业卫星升空及运营公司都十分最重要。  2.CLEANSPACE项目  CLEANSPACE项目自2011年启动,主要基于地基激光方案去除特定飞行器周围1~10cm中等尺寸太空碎片,防止飞行器接到太空碎片的撞击。该项目为FP7空间项目的一部分,和空间环境理解(Spacesituationalawareness,SSA),撞击防止(Collisionavoidance)一起包含了空间碎片管理项目。

该项目分成五个步骤,如图1,1)严肃评估空间碎片情况;2)明确提出全面系统框架,包括碎片的调查、追踪、辨识、基于激光技术碎片去除系统(该系统为ESA,SSA项目的补足);3)应付安全性管理规范、政治意义及未来合作伙伴;4)发展能用的碎片去除技术(主要是激光);5)创建发展和实行激光去除碎片系统(Lasserdebrisremoval,LDR)的路线图;该项目挤满了欧洲顶级研究机构:AirbusDefenceandSpace(飞行器单位),PoznanObservatory(空间碎片环境研究),ASTRIPOLSKA(空间应用于技术),CompagnieIndustrielledesLasers、(CILAS),DeutschesZentrumfrLuft-undRaumfahrt(DLR),Laboratoiredephysico-chimiedesmatriauxluminescents(LPCML),InstituteofLowTemperatureandStructureResearch(ILT),UniversityofLimoges,RoviraVirgilyUniversity(激光技术)。CLEANSPACE项目的特点:1)实行慢,危害碎片在撞击警报前几个小时及几天时间内可以去除;2)灵活性低,可以处置LEO轨道几个碎片,甚至是有所不同轨道或高度;3)成本低,地基激光系统可以重复使用,不必须空间升空。该项目在发展低成本激光技术时,可以用于SSA项目中大部分技术;4)对空间环境无影响,会产生与升空或轨道内撞击涉及的新的碎片。

  2.1LDR物理概念  LDR用于来自地球表面的脉冲激光转变近地轨道上太空碎片的运营轨道,如图2右图,激光电离辐射太空碎片后,将其表面材料激光、汽化或者离化,被激光材料在碎片表面高速火山爆发,分解充足的力驱动碎片替换轨道或者转入大气层激光,从而超过去除航天器周围碎片,维护航天器运营安全性的目标。


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