单次任务中多块空间碎片主动移除的仿真分析
[Abstract]:The increasing number of space debris has seriously affected the normal in-orbit operation of spacecraft and satellites, and may even lead to devastating disasters. In order to fundamentally control the growth of space debris and eliminate the threat caused by space debris to space activities, debris removal technology will be a new way to deal with space environment problems in the future. The active removal of fragments involves two aspects, how to select the target fragments and how to remove them. Because the solar synchronous orbit is very important and the number of fragments is very large, the fragments in the solar synchronous orbit are selected as the target fragments of the study. The removal of fragments from space activities in China is simulated and analyzed by means of chemical propulsion, and it is concluded that about six small fragments located in solar synchronous orbit can be removed each year. It is pointed out that the active removal of space debris requires great speed increment, and it is difficult to remove multiple large fragments in one mission, which is still far from the target of removing more than 5 large fragments a year. In order to achieve this goal, aiming at the difficulty of speed increment, an innovative removal scheme is proposed in this paper, which uses collision energy transfer to remove space debris. In the research of removing space debris by chemical propulsion, ant colony optimization algorithm is used to analyze the path optimization problem in the process of multi-fragment removal, and then the improved steepest drop method is used to optimize the time of removing each fragment reasonably to further reduce the total speed increment requirement. Compared with the order of orbital height, orbital dip angle or ascending intersection, the sequential removal of fragments after optimization by ant colony algorithm can save the velocity increment needed for orbital transfer to a great extent. Three groups of fragments produced by space activities in China are selected for optimization calculation. The results show that the optimized order may be different from the order of orbital height, inclination angle and red meridians in the same task time, and the optimized order can save more velocity increments. In addition, the task time also has an impact on the optimal removal order of fragments. The collision energy transfer method is applied to the removal of space debris innovatively. The collision energy transfer mode is characterized by transferring the energy carried by the debris to the spacecraft through collision to assist the spacecraft to complete the orbital transfer, so as to achieve the purpose of saving fuel. The factors affecting the collision of the center and the non-collision of the center are analyzed and studied, and the areas where the performance of the catcher is low and suitable for multiple collision are found out. Then the orbit parameters of spacecraft are adjusted by pneumatic assisted orbit transformation to complete the collision with other target fragments.
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V528
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,本文编号:2510203
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