【我国某卫星遭空间碎片撞击产生的二次碎片云损伤分析】空间碎片或产生的二次碎片云将致使星体表面材料撕裂、破碎、脱落,形成新的空间碎片。例如2021年12月,NASA第4期轨道碎片季报中披露:美国太空部队第18控制中队确认,一块1996年产生的俄罗斯火箭残骸太空碎片(国际代号1996-051Q,编号48078),于2021年3月18日意外撞击了我国某卫星(国际代号2019-063A,编号44547),此次撞击事件共产生了37块可跟踪碎片,均已被第18控制中队编目,截至2021年10月1日,其中4块碎片已再入。
本文针对撞击产生的二次碎片损伤机理进行了分析,给出了撞击信息分析方法。结合某卫星在轨遥测数据、质量特性等参数,利用该分析流程,得出三轴角速度变化,分析得出空间碎片撞击入射角(空间碎片速度方向与卫星轨道面飞行方向夹角)约45°,估算撞击相对速度约10~14km/s。撞击发生后产生的卫星角动量突变后的数据波动由太阳电池阵挠性引起。设计的地面实验结果与某卫星在轨实际情况相符。
分析和地面验证结果表明,空间碎片撞击星体后形成的碎片云引发二次损伤为主要损伤形式。碎片云可导致多层隔热材料 (MLI) 发生破损、撕裂,引起供电线缆损伤、导线被击断。破损的供电电缆,通过大电流后彻底断路的可能性急剧提升,将引起卫星部分产品失效,对卫星危害巨大。
建议在卫星设计中采取防护策略:1)供电电缆分束布置,并在允许的情况下备份设计;2)对MLI等易脱落部组件增强加固措施。
来源:[1]胡永勤,边志强,兰胜威,等.空间碎片撞击卫星影响分析及验证[J].上海航天(中英文),2022,39(04):147-153.
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