宇航员介入的空间碎片探测.docxVIP

一种宇航员介入的空间碎片探测、回收技术试验设计摘要：将发射的空间站是我国和平利用太空空间、开展空间研究、寻找地外生命的重要基地。随着人类太空活动的发展。“太空垃圾”（空间碎片）日益增多，是空间站的安全隐患。当前国际太空活动对待空间碎片威胁所采取的对策是多维监测和主动避让。随着空间探测、空间通信、空间机器人、空间交会对接等技术的发展和成熟，探索利用空间站为基地，以航天员参与或干预的空间碎片探测和回收技术系统的主要条件已经具备。空间站是我国和平利用太空空间、开展空间研究、寻找地外生命等活动的重要基地。随着人类太空活动的发展，“太空垃圾”（空间碎片）日益增多，对航天器的撞击事件频频发生，是空间站的安全隐患。当前空间站对空间碎片威胁的对策一方面是监测和避让，另一方面是完善航天器的防护体系。而彻底解除空间碎片安全威胁的措施则是主动探测和回收。随着空间通信、空间交会对接、空间机器人等技术的发展，在雷达探测、MEMS、小卫星等技术的支持下，拟稳妥实现以空间站为基地、由航天员介入的空间碎片探测和回收。也许是太空探测目标问题，也许是成本问题，也许是管理机制问题，目前对空间碎片，国际上基本停留在观测、记录阶段。虽然提出了一些方案，但还没有明确的“空间碎片清除工程”计划出台，更没有看到会有宇航员参与的影子。目前我国空间碎片监测技术水平虽然比发达国家落后，但如果我们仔细设计好以空间站为平台的空间碎片探测与回收技术方案，在基础支撑技术上打好底子，利用宇航员值守、参与的有利条件，能够率先在空间碎片探测与回收技术方面取得重大进展。空间的问题最好在空间解决。空间站空间碎片清除的必备技术项目分析如下：（1）（2）（3）以空间站为基地，开展宇航员介入的空间碎片探测、回收技术试验，具有三方面有利条件：宇航员介入是技术系统正常工作的保障。通过宇航员的值守和干预，能够及时、有效地验证空间目标探测、空间目标定轨、空间目标导航、空间目标通信、空间小目标捕获与回收入站各项技术设备的能力，及时、有效调整上述各环节可能出现的问题，保障空间站安全。宇航员的介入是关键、敏感技术设备状态的保障和关键流程顺利实施的保障。类同于神舟飞船与天宫一号对接技术分两步进行验证的策略，对捕获器实现自动变轨、调姿、触探、抓取小目标的关键技术，可以采取分步实施的稳妥策略：第一步宇航员对捕获器变轨、调姿、触探、抓取小目标的过程进行全程图像和数据跟踪寒，根据回传图像和数据可以干预该过程，验证捕获器技术能力，第二步捕获器技术能力无误后实现自动变轨、调姿、触探、抓取小目标。宇航员介入，完成空间碎片回收技术试验后，可以着手实施自动集中回收空间碎片的工程计划，择时把空间垃圾通过航天飞船运输回地面，实现清除太空垃圾的目标。【在轨试验验证目标：】】围绕空间目标在轨探测与回收，拟通过试验验证相关的仪器性能。具体有：天基毫米波探测雷达的性能参数和功能指标：雷达工作频段：信号带宽：／ 2GHz （成像模式）成像分辨率：最大作用距离：扫描范围：垂直方向正负45度立体角最小可探测雷达截面：／ 信息更新周期：功率孔径积：／ 同时跟踪目标不少于 个同波束内成像目标不少于 个2. 一体化空间目标光电侦察、通信、导航、定位飞行器的功能指标：主要包括／ 空间目标成像距离和分辨率／ 目标图像传输速率（牵引出空间通信系统功能指标）姿态传感器精度／ 定轨、变轨精度（牵引出速度、方位控制器功能指标）3.智能柔性张网捕获机器人的性能参数和功能指标：主要包括：／ 捕获装置物理参数飞网发射装置的控制性能飞网发射装置的跟踪、指向功能／ 智能柔性张网捕获机器人的性能参数和功能指标：地面研制达成目标围绕空间目标在轨探测与回收，地面研制拟达成如下目标：》 空间碎片人工仿制目标：多形状、多尺寸、安装了通信单元；用作空间碎片探测、回收试验材料。》 天基毫米波探测雷达各子系统通过可靠性设计和功能测试；》 一休化中间目标光电侦察、通信、导航、定位飞行器各模块通过可靠性设计和功能测试》 智能柔性张网捕获机器人通过可靠性设计和功能测试；》 空间通信系统通过可靠性设计和功能测试：》 集成技术系统通过可靠性设计和功能测试。（二）试验规划和内容》 2018年试验核心舱空间站完成毫米波监测雷达的安装和调试，完成飞行器各项测试，完成飞网机器人各项测试，完成空间碎片人工仿制目标准备：》 2020年空间站入轨后，试验核心舱启动毫米波监测雷达，投放空间碎片人工仿制目标，测试空间站毫米波雷达对不同尺度空间碎片的探测能力；投放一体化空间目标光电侦察、通信、导航、定位飞行器，测试其通信、目标跟踪、定位能力：测试柔性张网捕获机器人不同尺度空间碎片目标捕获能力。测试宇航员利用遥感图像与数据，远程控制飞行器和捕获器。完成宇航员介入的空间碎片探测、回收技术试验后，总结试验成果，进行技术设备检校和维护