卫星解体碎片云对低轨星座的碰撞影响分析

作     者：金紫涵 温昶煊 乔栋 

作者机构：北京理工大学宇航学院 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(12172043) 

主　　题：卫星解体 空间碎片 低轨卫星星座 碰撞概率 空间安全 

摘      要：随着卫星星座技术在低轨通讯领域的发展，地球轨道上空间物体密度正在急剧攀升，导致在轨卫星发生碰撞解体概率风险不断增大。研究卫星解体后生成碎片云对低轨星座的碰撞风险，对保障星座的安全运行和轨道资源的持续利用具有重要意义。首先，论文提出采用概率法对碎片云密度演变进行解析预测。在此基础上，将积分形式的单个碎片对卫星的碰撞概率进行离散处理，进而用泊松分布计算所有碎片对卫星的综合碰撞概率。最后，将综合碰撞概率作为碰撞风险的评估指标，得到碰撞风险随时间的动态演变结果。仿真分析表明，碰撞概率随时间呈现周期性波动，每个周期内碰撞概率的极差逐渐缩小，整体呈现下降趋势。卫星解体对其轨道运行区域附近的影响，远大于对星座中其他轨道面上卫星的影响，且大偏心率星座构型受星座中解体影响更大。