天基激光清除空间碎片任务分析

王卫杰; 李怡勇; 罗文; 张飞舟; 张江

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天基激光清除空间碎片任务分析

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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1～10 cm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.

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来源
《系统工程与电子技术》 |2019年第6期|1374-1382|共9页
作者
王卫杰; 李怡勇; 罗文; 张飞舟; 张江;
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作者单位

航天工程大学,北京101416;

航天工程大学,北京101416;

北京应用物理与计算数学研究所,北京100083;

北京应用物理与计算数学研究所,北京100083;

西安卫星测控中心,陕西西安710043;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类航天器飞行力学;航天器的发射、控制及返回地球;
关键词
天基激光; 空间碎片清除; 任务分析; 速度增量; 脉宽;

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