[發明專利]一種空間碎片環境長期演化模型的建模方法

有效

• 申請號: 201710315231.5
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107451319B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 劉靜;王曉偉;楊志濤;程昊文;張耀;吳相彬;沈丹
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供了一種空間碎片環境長期演化模型的建模方法，以當前空間碎片群作為初始輸入，利用簡化的半分析法對其進行軌道預報，并考慮未來空間物體發射、在軌物體碰撞解體分析、軌道棄置分析以及主動碎片清除，獲得空間碎片環境長期演化結果。該演化模型能夠描述在不同的發射水平下、不同的碎片減緩清除措施下，未來兩百年內任意時刻的空間碎片環境的演化情況，因而能夠對未來我國進行主動碎片清除提供策略分析和模型支撐。

技術領域

本發明涉及空間目標環境建模領域，尤其涉及空間碎片環境長期演化模型的建模方法，通過模擬空間碎片的主要增加和減少機制，用來描述并預測未來兩百年內空間碎片環境的演化趨勢。

背景技術

隨著航天技術的發展，人類的航天活動也日益頻繁，留在太空的空間碎片也日益增多。有科學家指出當近地軌道上的物體密度達到足夠高時將會引發碰撞雪崩效應。為此國際上多個國家開展了對空間碎片環境長期演化建模的研究，這些研究通常都是通過蒙特卡洛方法，模擬未來航天器的發射、在軌目標的解體及采取的相關減緩清除措施，從而預測未來一兩百年的空間環境演化趨勢。因而，通過空間碎片長期演化模型可以分析不同的發射水平、不同的減緩清除策略對未來空間環境的影響。目前國內尚未建立相關空間碎片長期演化模型，同時國外的模型都不對外公開使用。為此，我們要對未來空間環境的演化有更清楚的認識就需要建立我們自己的空間碎片長期演化模型，對未來我國進行主動碎片清除提供策略分析和模型支撐。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種空間碎片環境長期演化模型的建模方法，在我國，空間碎片環境建模領域尚無任何長期演化模型，本發明填補了該項空白。

(二)技術方案

本公開提供了一種空間碎片環境長期演化模型的建模方法，包括：步驟S1：對t_s時刻的空間碎片群進行軌道預報，得到t_s+1時刻的空間碎片群；步驟S2：檢查t_s時刻到t_s+1時刻有無新物體發射，將新物體發射從其發射時刻預報至t_s+1時刻，并對t_s+1時刻的空間碎片群進行更新；步驟S3：對t_s+1時刻的空間碎片群進行碰撞解體分析，根據碰撞解體分析結果對空間碎片群進行更新；步驟S4：對t_s+1時刻的空間碎片群進行軌道棄置分析，根據軌道棄置分析結果對空間碎片群進行更新；步驟S5：將空間碎片群從t_s+1時刻預報至t_s+2時刻，重復執行步驟S1至S4，當演化至t_s+1年時，進行主動碎片清除，更新空間碎片群；以及步驟S6：重復執行步驟S1至S5，直至演化到200年結束，獲得空間碎片環境長期演化結果。

在本發明的一個實施例中，所述步驟S1是利用半分析法對空間碎片群中的目標進行預報，預報過程中不斷更新目標的軌道根數；

在本發明的一個實施例中，所述步驟S2是根據發射子模型來檢查t_s時刻到t_s+1時刻之間有無新物體發射，并將新物體發射從其發射時刻預報至t_s+1時刻，更新t_s+1時刻的空間碎片群。

在本發明的一個實施例中，所述的發射子模型是對過去數年的發射情況進行統計分析，利用蒙特卡羅方法進行模擬得到的模型。