NASA使用退役卫星进行轨道高速碰撞试验

时间:20-05-02 栏目:天文科学 作者:wenkula 评论:0 点击: 245 次




超高速撞击测试旨在模拟两颗轨道卫星间典型的撞击能量



这颗撞击碎片测试卫星(DebriSat)重约50千克,是一颗按照现代低轨卫星规格制造的卫星。


美国宇航局的工程师正在建造一颗特别的卫星,这颗卫星不会被火箭送入太空,而是被人为破坏在地面上。


这颗名为DebriSat的卫星重约50千克,是一颗按照现代低轨卫星规格制造的卫星(部件、材料和空间结构都相似)。一旦建造和测试完成,DebriSat卫星的末日就到来了。这颗卫星将作为未来超高速碰撞试验的靶子,旨在检验当两颗卫星发生碰撞时产生碎片的物理特征。


美国宇航局和隶属于美国空军的空间与导弹系统中心是DebriSat卫星的共同发起者。位于休斯顿约翰逊航天中心的美国宇航局轨道碎片计划署主导此次撞击试验。


碰撞风险评估


来自美国宇航局轨道碎片计划署的科学家J. C. Liou说:“从DebriSat卫星分解产生的碎片中获得的数据将对科研提供有价值的第一手资料。由碰撞产生的碎片将会是未来轨道碎片中的主要成分。因此,如果想要做可靠的碰撞风险评估的话,那么首先要建立高保真度的卫星碰撞解体模型。该模型包括碎片的体积、质量、形状、表面积/质量比以及分布等。”


这个评估主要用于处理小至1毫米的太空碎片。大一些的太空碎片,可通过美国太空监视网络(SSN)进行观测,但是SSN的数据只包含10厘米以及更大的太空碎片。因此,试验对于收集较小太空碎片的数据是必须的。DebriSat作为一颗现代的靶标卫星,它的解体将会修正美国宇航局有关卫星解体的标准模型。


基于实验室的碰撞测试


在过去,美国国防部和美国宇航局很少开展基于实验室的卫星碰撞试验。他们的卫星解体模型是建立在过去的“卫星轨道碎片特征碰撞试验系列”(SOCIT)基础之上的。在1992年进行的一次地面试验中,所使用的卫星是制造于上世纪60年代的一颗为海军导航的卫星。随着科学技术的进步,现代卫星所使用的技术和材料与40多年前的有很大不同,因此这就需要开展新的基于实验室的测试。测试过程中产生的新数据将会用来改进卫星解体模型。


完整的破坏性结果


来自佛罗里达大学的团队正在设计和建造DebriSat卫星。为了完成DebriSat卫星的建造,他们调查了过去15年中设计和建造过的地球低轨卫星,从1千克到5000千克的都有。


此次研究体现了现代地球低轨卫星硬件的发展趋势(从使用的材料到建设方法等)。DebriSat卫星是一个工程模型,重在强调构建卫星所使用材料的质量、类型和种类数量,旨在保证破坏结果的完整性。


 官方消息称,除了软件之外,该卫星从设计、组装到测试都将和真实使用的卫星没有什么两样。


来自佛罗里达大学机械和航空航天系的副教授Norman Fitz-Coy 表示,DebriSat卫星将会在2014年早些时候进行超高速撞击试验。


劳动密集型试验


超高速撞击测试旨在模拟两颗轨道卫星间典型的撞击能量。这次测试将在位于田纳西州空军的诺德工程发展中心开展。一旦撞击破坏试验完成,拼接卫星碎片是一件复杂工作。Fitz-Coy表示,拼接卫星碎片并不是要恢复成完整的卫星,而是得到冲击碎片的体积和形状等相关特征的信息。


一旦撞击试验完成,佛罗里达的专家们将会收集撞击产生的小至2毫米的碎片(大约和硬币的厚度相当)。这些碎片将会被逐一进行测量,测量得到的数据会被发送至美国宇航局和空军空间和导弹系统中心进行分析和处理。



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