溅射物轨道演化分析及其碎片环境建模研究

发布时间：2017-07-14 09:07

  本文关键词：溅射物轨道演化分析及其碎片环境建模研究

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【摘要】：溅射物是空间碎片的主要来源之一，也称为二级碎片，是由尺寸较小的空间碎片经超高速撞击航天器后反向溅射生成。溅射物属于小于1mm的微小碎片，所携带能量不足以穿透航天器表面，却可以对撞击点附近的航天部件带来累积撞击损伤，导致航天器表面材料退化，干扰光电探测信号，干扰电路通讯和产生电弧放电等。国外自上世纪90年代开始对溅射物的产生过程、溅射物对航天器的危害及溅射碎片环境工程建模进行研究，我国在最近几年也开始逐步开展微小碎片的研究，但研究方向相对单一，，内容相对滞后。本文针对小碎片研究的开拓性需求，以溅射物为主要研究对象，采用数值仿真的方法建立溅射物的轨道演化仿真模型，开展溅射物轨道演化规律的研究，并在前人的基础上分析溅射物的空间碎片环境建模方法。 本文主要包括三部分内容： 首先，系统地调研了溅射物源模型、溅射物的轨道演化及建模的国内外研究状况，并在此基础上，提出了利用数值仿真和统计理论分析溅射物轨道演化规律及探寻工程建模方法的研究方案。 其次，介绍了MASTER-2009溅射物源模型，并分析了模型中各变量之间的关系，给出了各参数的选择范围；根据轨道动力学原理，综合溅射物自身特点，建立了轨道预报模型。 然后，建立溅射物演化模型，确定目标卫星的轨道参数、溅射物的特征参数和仿真时间；进行仿真实验，分别对不同参数条件下产生的溅射物云团进行计算，获得溅射物的演化数据；统计仿真结果，分析溅射物云团的演化规律，探寻演化过程与初始参数的关系。 最后，介绍溅射物空间建模的一般方法，并在上文仿真实验的基础上，结合国内空间碎片环境工程模型的研究现状，提出将溅射物纳入空间环境工程模型的新方法。
【关键词】：空间碎片 溅射物 轨道演化 统计分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V528
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 引言9-11
• 1.2 溅射物概述11-18
• 1.2.1 定义和分类11-12
• 1.2.2 溅射物的危害12-14
• 1.2.3 溅射物的研究14-16
• 1.2.4 溅射物模型16-18
• 1.3 轨道演化概述18-19
• 1.4 研究现状分析19-20
• 1.5 本文主要研究内容20-21
• 第2章 溅射物源模型及轨道预报模型21-36
• 2.1 引言21
• 2.2 溅射物模型21-30
• 2.2.1 溅射物总质量分布21-24
• 2.2.2 溅射物尺寸分布24-26
• 2.2.3 溅射物的形状和密度特性26
• 2.2.4 溅射物速度分布26-30
• 2.3 轨道预报模型的确立30-35
• 2.3.1 地球非球形摄动31-32
• 2.3.2 日月引力摄动32-33
• 2.3.3 太阳光压摄动33-35
• 2.3.4 大气阻力摄动35
• 2.4 本章小结35-36
• 第3章 溅射物轨道演化仿真及分析36-60
• 3.1 引言36
• 3.2 坐标系的建立与变换36-45
• 3.2.1 主要坐标系36-38
• 3.2.2 坐标变换38-45
• 3.3 仿真模型参数设置45-47
• 3.3.1 溅射事件假设45
• 3.3.2 目标航天器轨道参数设计45-47
• 3.4 溅射物源模型采样分析47-55
• 3.5 溅射物碎片轨道演化分析55-58
• 3.6 本章小结58-60
• 第4章 溅射物环境工程模型探究60-66
• 4.1 引言60
• 4.2 MASTER-2009 溅射物工程建模分析60-62
• 4.3 ORDEM3.0 微小碎片工程建模分析62-63
• 4.4 溅射物的空间碎片工程模式建模方法63-65
• 4.5 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-74
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 黄建国;刘丹秋;高著秀;李宏伟;蔡明辉;韩建伟;;空间微小碎片累积撞击损伤效应加速模拟研究[J];物理学报;2012年02期

2 李宏伟;韩建伟;蔡明辉;吴逢时;;微小空间碎片撞击诱发放电效应研究[J];物理学报;2013年22期

本文编号：540452