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空间碎片环境工程模型SDEEM 2019

空间碎片环境,工程模型,建模技术,空间密度,通量

空间碎片环境工程模型建模技术研究是航天安全体系中的一项重要基础工作。工程模型建模过程误差来源及影响分析可为模型准确性判断提供理论基础，也可为模型的更新升级提供技术路线参考。哈尔滨工业大学在空间碎片专项的支持下编制了空间碎片环境工程模型SDEEM （Space Debris Environment Engineering Model） 2019。SDEEM 2019建模过程中，针对空间碎片环境演化过程仿真待评估空间物体数量多、时间跨度长、轨道区域广的特点，提出了基于半长轴控制的变时间步长轨道演化算法，在保证效率的前提下提高了精度；针对现有工程模型中升交点赤经“随机”假设在中高轨道误差较为明显的问题，提出了考虑地球二阶带谐项影响的空间密度算法，提高了空间密度算法的普适性；针对GEO区域空间物体轨道周期基本一致的特征，提出了地固系下GEO区域空间密度算法，提高了模型对该区域的针对性；针对现有模型通量计算过程中采用的等距离散空间单元划分方法受人为主观因素影响较大的问题，提出了基于有监督离散的以航天器轨道位置为中心的通量算法，减小了人为主观因素对通量计算结果的影响。集成相关研究成果，建立了空间碎片环境工程模型SDEEM 2019并编制软件。基于与可获取国际工程模型的交叉对比，对SDEEM 2019进行了验证与分析。相关问题的解决为空间碎片环境工程模型的建立奠定了理论基础，工程模型软件可为空间碎片撞击风险评估和航天器防护设计提供数据源支持。