留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

地基激光辐照近地轨道小尺度空间碎片作用规律研究

方英武 赵尚弘 杨丽薇 王轶 楚兴春 蒙文 林宝勤

方英武, 赵尚弘, 杨丽薇, 王轶, 楚兴春, 蒙文, 林宝勤. 地基激光辐照近地轨道小尺度空间碎片作用规律研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(2): 229002-0229002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0229002
引用本文: 方英武, 赵尚弘, 杨丽薇, 王轶, 楚兴春, 蒙文, 林宝勤. 地基激光辐照近地轨道小尺度空间碎片作用规律研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(2): 229002-0229002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0229002
Fang Yingwu, Zhao Shanghong, Yang Liwei, Wang Yi, Chu Xingchun, Meng Wen, Lin Baoqin. Research on action rules of ground-based laser irradiating small scale space debris in LEO[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(2): 229002-0229002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0229002
Citation: Fang Yingwu, Zhao Shanghong, Yang Liwei, Wang Yi, Chu Xingchun, Meng Wen, Lin Baoqin. Research on action rules of ground-based laser irradiating small scale space debris in LEO[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(2): 229002-0229002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0229002

地基激光辐照近地轨道小尺度空间碎片作用规律研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0229002
基金项目: 

陕西省科技计划项目(2013K07-17);国家自然科学基金(61205002,61471387)

详细信息
    作者简介:

    方英武(1971-),博士后,主要研究方向为激光辐照技术。Email:fangyw72@126.com

  • 中图分类号: TG174.44

Research on action rules of ground-based laser irradiating small scale space debris in LEO

  • 摘要: 通过研究脉冲激光与铝靶碎片的膨胀运动以及冲量耦合的相互作用,仿真分析了铝靶碎片在等离子体作用下的速度和压力时空分布规律以及冲量耦合系数与激光功率密度之间的定量关系;在此基础上,建立了基于地基的脉冲激光辐照近地轨道小尺度空间碎片动力学变轨仿真模型,模拟研究了近地轨道小尺度空间碎片移除过程中轨道偏心率与近地点高度随激光脉冲数目变化的影响规律。结果表明:在最优冲量耦合系数作用下,当脉冲数目达到180次轨道偏心率为0.071时,基于此文的条件可实现近地轨道小尺度空间碎片的有效移除。预期成果可为高能激光移除近地空间碎片技术的应用提供技术指导。
  • [1]
    [2] Johnson N L. Developments in space debris mitigation policy and practices[J]. Journal of Aerospace Engineering, 2007, 221:907-909.
    [3]
    [4] Liou J C, Johnson N L, Hill N M. Controlling the growth of future LEO debris populations with active debris removal[J]. Acta Astronautica, 2010, 66(5):648-653.
    [5]
    [6] Bonnal C, Ruault J, Desjean M. Active debris removal:recent progress and current trends[J]. Acta Astronautica, 2013, 85:51-60.
    [7] Gong Zizheng, Xu Kunbo, Mu Yongqiang, et al. The space debris environment and the active debris removal techniques[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2014, 31(2):129-135.(in Chinese)龚自正, 徐坤博, 牟永强, 等.空间碎片环境现状与主动移除技术[J]. 航天器环境工程, 2014, 31(2):129-135.
    [8]
    [9]
    [10] Zhao Shanghong, Fang Yingwu, Zhao Haiyan, et al. Detecting and removing problem of small scale space debris[J]. Journal of Air Force Engineering University(Military Science Edition), 2014, 14(2):1-4. 赵尚弘, 方英武, 赵海燕, 等.小尺度空间碎片的探测与清除问题[J]. 空军工程大学学报(军事科学版), 2014, 14(2):1-4.
    [11] Phipps C R, Baker K L, Bradford B, et al. Removing orbital debris with lasers[J]. Advances in Space Research, 2012, 49:1283-1300.
    [12]
    [13]
    [14] Soulard R, Quinn M, Tajima T, et al. ICAN:a novel laser architecture for space debris removal[J]. Acta Astronautica, 2014, 105:192-200.
    [15] Jin Xing, Hong Yanji, Chang Hao. Simulation analysis of removal of elliptic orbit space debris using ground-based laser[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2013, 34(9):2064-2073.(in Chinese)金星, 洪延姬, 常浩. 地基激光清除椭圆轨道空间碎片特性的计算分析[J]. 航空学报, 2013, 34(9):2064-2073.
    [16]
    [17] Phipps C R, Baker K L, Libby S B, et al. Removing orbital debris with pulsed lasers[C]//AIP Conference Series, 2012, 1464:468-480.
    [18]
    [19]
    [20] Phipps C R, Luke J R, Lippert T, et al. Micro propulsion using laser ablation[J]. Applied Physics A, 2004, 79:1385-1389.
    [21] Apollonov V V. High power lasers for space debris elimination[J]. Chinese Optics, 2013, 6(2):187-195.
    [22]
    [23]
    [24] Benvenuto R, Salvi S, Lavagna M. Dynamics analysis and GNC design of flexible systems for space debris active removal[J]. Acta Astronautica, 2015, 110:247-265.
    [25]
    [26] Fang Yingwu, Yang Liwei, Zhao Shanghong, et al. Numerical simulation and experiments of ground-based laser irradiating small scale space debris[J]. Optik-International Journal for Light and Electron Optics, 2016, 127(3):1078-1083.
    [27] Liou J C. An active debris removal parametric study for LEO environment remediation[J]. Advances in Space Research, 2011, 47:1865-1876.
    [28]
    [29]
    [30] Lu Jianye, Wang Jun, Ma Yugang, et al. Theoretical simulations of the mechanical characteristics of laser induced plasma for monatomic target[J]. Optics and Precision Engineering, 2004, 12(5):550-554.(in Chinese)鲁建业, 王军, 马玉刚, 等.纯净靶激光等离子体力学特性的理论模拟[J]. 光学精密工程, 2004, 12(5):550-554.
    [31] Song L H, Wei Q, Bai Y, et al. Impact effects on fused quartz glass by ground simulating hypervelocity space debris[J]. Science China Technological Sciences, 2013, 56(3):724-731.
    [32]
    [33] Ye Jifei, Hong Yanji, Li Nanlei. Impulse coupling performance of liquid propellant with ns laser micro ablation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(1):102-106.(in Chinese)叶继飞, 洪延姬, 李南雷. 纳秒激光烧蚀液态工质冲量耦合特性研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(1):102-106.
    [34]
    [35] Xu Haodong, Li Xiaojiang, Zhang Donglai. Deorbit and capture model of ground-based laser irradiating space debris[J]. Modern Defence Technology, 2012, 40(3):18-23.(in Chinese)徐浩东, 李小将, 张东来. 地基激光辐照空间碎片降轨模型研究[J]. 现代防御技术, 2012, 40(3):18-23.
    [36]
    [37] Zheng Yijun, Tan Rongqing, Shi Haixia. Experimental study(Ⅱ) on impulse coupling coefficient of laser ablating aluminum target in air ambient[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(1):76-79.(in Chinses)郑义军, 谭荣清, 石海霞. 空气中激光烧蚀铝靶冲量耦合系数实验(Ⅱ)[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(1):76-79.
  • [1] 陈军燕, 廖龙文, 曾鹏.  美国地基反卫星激光武器发展分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20190352-20190352. doi: 10.3788/IRLA20190352
    [2] 吴愉华, 陈立恒, 李行, 李世俊, 杨雨霆.  地球静止轨道变姿态空间相机的外热流计算 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 604001-0604001(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0604001
    [3] 李世俊, 陈立恒, 冯文田, 吴愉华.  太阳同步轨道二维变姿态空间相机的外热流计算 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 917008-0917008(10). doi: 10.3788/IRLA201847.0917008
    [4] 李荣华, 温帅方, 肖余之, 李金明.  空间在轨激光成像雷达指标优选宏模型 . 红外与激光工程, 2018, 47(2): 230003-0230003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0230003
    [5] 康博琨, 金星, 常浩.  空间碎片天基激光辐照下的轨道特性仿真分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 329005-0329005(10). doi: 10.3788/IRLA201746.0329005
    [6] 张忠萍, 程志恩, 张海峰, 邓华荣, 江海.  地基激光测距系统观测空间碎片及其探测能力研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 329001-0329001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0329001
    [7] 温泉, 杨丽薇, 赵尚弘, 方英武, 王轶, 丁西峰, 林涛.  天基激光清除小尺度空间碎片变轨模型研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 329004-0329004(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0329004
    [8] 杜建丽, 李彬, 陈立娟, 雷祥旭, 吴满意, 桑吉章.  空间碎片精密测角和测距仿真数据定轨性能分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 229004-0229004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0229004
    [9] 董雪, 韩兴伟, 宋清丽, 梁智鹏, 范存波, 张海涛.  空间碎片激光测距系统研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(S2): 35-40. doi: 10.3788/IRLA201645.S229002
    [10] 翟光, 赵琪, 张景瑞.  空间碎片在轨识别与精确定位方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 169-176. doi: 10.3788/IRLA201645.S129001
    [11] 陈俊宇, 李彬, 章品, 杜建丽, 陈立娟, 桑吉章.  低轨空间碎片弹道系数及应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1129001-1129001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1129001
    [12] 朱殷, 陈浩, 徐融, 赵飞.  优化的一维激光清理空间碎片流体力学模型 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 177-182. doi: 10.3788/IRLA201645.S129002
    [13] 李语强, 李荣旺, 李祝莲, 翟东升, 伏红林, 熊耀恒.  空间碎片激光测距应用研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3324-3329.
    [14] 李彬, 桑吉章, 宁津生.  空间碎片半解析法轨道预报精度性能分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3310-3316.
    [15] 何清芳, 王青梅, 毕波, 曾祥能, 史倩义.  基于改进VPP方法的激光雷达小尺度风场反演 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1484-1489.
    [16] 孙阳, 薛栋林, 郑立功, 张学军.  基于速度矢量模型的圆轨道空间相机偏流角实时补偿 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2185-2191.
    [17] 肖松, 谭贤四, 王红, 李志淮.  变结构多模型临近空间高超声速飞行器跟踪算法 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2362-2370.
    [18] 魏新国, 李延鹏, 李健, 江洁.  多视场星敏感器近地轨道自主定位导航方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1812-1817.
    [19] 龚俊亮, 何昕, 魏仲慧, 朱弘, 郭立俊.  采用尺度空间理论的红外弱小目标检测方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2566-2573.
    [20] 朱斌, 樊祥, 程正东.  地基分布孔径红外系统的作用距离模型 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2871-2875.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  511
  • HTML全文浏览量:  85
  • PDF下载量:  138
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-16
  • 修回日期:  2016-01-25
  • 刊出日期:  2016-02-25

地基激光辐照近地轨道小尺度空间碎片作用规律研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0229002
    作者简介:

    方英武(1971-),博士后,主要研究方向为激光辐照技术。Email:fangyw72@126.com

基金项目:

陕西省科技计划项目(2013K07-17);国家自然科学基金(61205002,61471387)

  • 中图分类号: TG174.44

摘要: 通过研究脉冲激光与铝靶碎片的膨胀运动以及冲量耦合的相互作用,仿真分析了铝靶碎片在等离子体作用下的速度和压力时空分布规律以及冲量耦合系数与激光功率密度之间的定量关系;在此基础上,建立了基于地基的脉冲激光辐照近地轨道小尺度空间碎片动力学变轨仿真模型,模拟研究了近地轨道小尺度空间碎片移除过程中轨道偏心率与近地点高度随激光脉冲数目变化的影响规律。结果表明:在最优冲量耦合系数作用下,当脉冲数目达到180次轨道偏心率为0.071时,基于此文的条件可实现近地轨道小尺度空间碎片的有效移除。预期成果可为高能激光移除近地空间碎片技术的应用提供技术指导。

English Abstract

参考文献 (37)

目录

    /

    返回文章
    返回