《雷射清除空間碎片方法》針對工程中了解和掌握雷射清除空間碎片技術和方法的迫切需求，跟蹤、消化、吸收和總結國內外相關研究成果，重點討論和研究了雷射清除空間碎片的基本概念、關鍵技術和基本問題。通過提出地基雷射和天基雷射清除空間碎片的基本概念，簡要介紹了相關空間飛行物體的軌道力學基礎知識；詳細討論了強雷射與碎片產生最佳衝量耦合過程，強雷射的大氣傳輸過程，強雷射的發射過程，空間碎片的捕獲、跟蹤和瞄準過程等；重點研究了不規則形狀碎片反噴衝量計算方法，碎片墜人大氣層燒毀判據，碎片最小能量降軌方法，圓/橢圓軌道和同面/異面軌道碎片清除方法；對密切相關的衝量耦合係數試驗測量原理和方法，也進行了分析和研究。
基本介紹
- 書名：雷射清除空間碎片方法
- 出版社：國防工業出版社
- 頁數：154頁
- 開本：16
- 作者：洪延姬 金星
- 出版日期：2013年8月1日
- 語種：簡體中文
- 品牌：國防工業出版社
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《雷射清除空間碎片方法》內容安排合理、實例豐富、理論和試驗並重、實用性強。可供從事空間碎片清除和雷射推進研究的科研和教學工作者參考使用。
圖書目錄
第1章雷射清除空間碎片的基本概念
1.1空間碎片的威脅
1.1.1空間碎片環境和威脅
1.1.2減緩空間碎片威脅
1.2雷射清除空間碎片原理
1.2.1空間碎片物質與雷射相互作用
1.2.2地基雷射清除空間碎片
1.2.3天基雷射清除空間碎片
1.3雷射清除空間碎片的關鍵技術分析
1.3.1主要影響因素分析
1.3.2關鍵技術分析
1.3.3小結
第2章空間飛行物體的軌道
2.1空間飛行物體的基本軌道要素
2.1.1赤道慣性坐標系
2.1.2基本軌道要素
2.2常用坐標系
2.2.1坐標旋轉變換
2.2.2常用坐標系之間關係
2.3空間物體位置和速度與軌道要素之間關係
2.4軌道變軌
2.4.1平面變軌
2.4.2異面變軌
2.5空間碎片的空間分布
2.5.1撞擊次數的泊松模型
2.5.2體積單元和離散化
2.5.3橢圓軌道穿過體積單元事件
2.5.4碎片空間分布密度
2.5.5穿過體積單元的速度
2.5.6目標軌道的撞擊流量
2.6干擾力引起的攝動
2.6.1干擾力表示
2.6.2橢圓軌道參數隨著時間變化
2.7低地球軌道的氣動力攝動影響
2.7.1氣動力
2.7.2大氣密度隨著高度變化規律
2.7.3圓軌道情況
2.7.4橢圓軌道情況
第3章雷射清除空間碎片的關鍵技術
3.1美國的ORION計畫
3.2強雷射與碎片相互作用
3.2.1空間碎片分布
3.2.2衝量耦合係數
3.2.3衝量耦合係數與雷射器參數
3.3強雷射的大氣傳輸
3.3.1大氣吸收和湍流
3.3.2大氣傳輸非線性效應
3.4強雷射的發射
3.4.1雷射器參數
3.4.2可利用的雷射器
3.5空間碎片的捕獲、跟蹤和瞄準
3.5.1可利用的探測和跟蹤系統
3.5.2交接、瞄準和發射
3.6美國ORION計畫的若干思考
3.6.1雷射器參數
3.6.2系統設計要素
3.6.3設計要素之間關係
3.6.4碎片的演示驗證靶模型
3.7天基雷射清除空間碎片的關鍵技術
3.7.1天基雷射清除空間碎片的特點
3.7.2指定太空飛行器軌道的碎片分布
3.7.3指定太空飛行器軌道的碎片清除方式
3.7.4空間碎片特性
3.7.5系統參數設計
第4章雷射清除空間碎片的基本問題
4.1推進雷射作用下反噴衝量矢量計算
4.1.1雷射輻照曲面反噴衝量計算模型
4.1.2雷射輻照球體情況
4.1.3雷射輻照圓柱體情況
4.1.4雷射輻照立方體情況
4.1.5單脈衝速度增量
4.2空間碎片墜人大氣層燒毀判據
4.2.1氣動力
4.2.2墜入大氣層燒毀判據
4.3最小能量降軌
4.3.1最小能量降軌模型
4.3.2計算分析
4.4地基雷射清除圓軌道空間碎片
4.4.1變軌計算模型
4.4.2變軌後軌道參數
4.4.3計算分析
4.5地基雷射清除橢圓軌道空間碎片
4.5.1單脈衝變軌計算模型
4.5.2單脈衝變軌計算分析
4.5.3多脈衝變軌計算模型
4.5.4多脈衝變軌計算分析
4.6天基雷射清除空間碎片
4.6.1雷射器參數
4.6.2雷射器部署在空間站附近
4.6.3雷射器部署在空間站上
4.6.4氣動阻力和碎片燒蝕率影響
第5章衝量耦合係數測量方法
5.1衝量耦合係數的影響因素
5.1.1衝量耦合係數
5.1.2主要影響因素
5.2瞬間作用微小衝量的扭擺系統測量
5.2.1扭擺系統
5.2.2瞬間作用下衝量估計
5.2.3扭擺有阻尼自由振動方程
5.2.4自由振動方程的標準形式
5.2.5衝量耦合係數的估計
5.3扭擺系統參數的標定方法
5.3.1扭擺系統自標定時有阻尼自由振動方程
5.3.2周期、頻率和阻尼比的標定
5.3.3轉動慣量和扭轉彈性係數的標定
5.4扭擺系統測量過程
5.4.1扭擺系統組成和工作原理
5.4.2扭轉角測量原理
5.4.3扭擺系統橫樑初始誤差角影響
5.4.4試驗數據處理
5.5持續作用微小衝量的扭擺系統測量
5.5.1持續作用力下扭擺有阻尼振動方程
5.5.2雷射單脈衝衝量所滿足方程
5.5.3雷射單脈衝衝量計算方法
5.5.4雷射單脈衝衝量算例
5.6衝量的單擺系統測量
5.7衝量的水平推進測量
5.7.1水平雙線支撐雷射推進試驗
5.7.2水平雙線支撐雷射推進時光船的運動方程
5.7.3利用卡爾曼濾波方法估計光船的速度
5.7.4光船速度與衝量耦合係數計算
5.8衝量耦合係數的試驗數據擬合方法
5.8.1衝量耦合係數的費普斯擬合方法
5.8.2衝量耦合係數的幾種表示方式
5.8.3三種表達式擬合最佳化程度比較
5.9電漿反噴羽流特性測量
5.9.1電漿反噴羽流特性
5.9.2測量原理和測量系統
5.9.3雷射入射角度影響
5.9.4反噴羽流速度
第6章雷射清除空間碎片與雷射推進
6.1雷射推進
6.1.1雷射推進概念
6.1.2雷射推進特點
6.1.3雷射推進套用前景
6.2雷射推進的推進性能參數
6.2.1主要推進性能參數
6.2.2推進性能參數之間相互關係
6.3空間碎片清除的推進性能參數
6.3.1靶材燒蝕率忽略不計
6.3.2考慮靶材燒蝕率影響
6.3.3小結
參考文獻
1.1空間碎片的威脅
1.1.1空間碎片環境和威脅
1.1.2減緩空間碎片威脅
1.2雷射清除空間碎片原理
1.2.1空間碎片物質與雷射相互作用
1.2.2地基雷射清除空間碎片
1.2.3天基雷射清除空間碎片
1.3雷射清除空間碎片的關鍵技術分析
1.3.1主要影響因素分析
1.3.2關鍵技術分析
1.3.3小結
第2章空間飛行物體的軌道
2.1空間飛行物體的基本軌道要素
2.1.1赤道慣性坐標系
2.1.2基本軌道要素
2.2常用坐標系
2.2.1坐標旋轉變換
2.2.2常用坐標系之間關係
2.3空間物體位置和速度與軌道要素之間關係
2.4軌道變軌
2.4.1平面變軌
2.4.2異面變軌
2.5空間碎片的空間分布
2.5.1撞擊次數的泊松模型
2.5.2體積單元和離散化
2.5.3橢圓軌道穿過體積單元事件
2.5.4碎片空間分布密度
2.5.5穿過體積單元的速度
2.5.6目標軌道的撞擊流量
2.6干擾力引起的攝動
2.6.1干擾力表示
2.6.2橢圓軌道參數隨著時間變化
2.7低地球軌道的氣動力攝動影響
2.7.1氣動力
2.7.2大氣密度隨著高度變化規律
2.7.3圓軌道情況
2.7.4橢圓軌道情況
第3章雷射清除空間碎片的關鍵技術
3.1美國的ORION計畫
3.2強雷射與碎片相互作用
3.2.1空間碎片分布
3.2.2衝量耦合係數
3.2.3衝量耦合係數與雷射器參數
3.3強雷射的大氣傳輸
3.3.1大氣吸收和湍流
3.3.2大氣傳輸非線性效應
3.4強雷射的發射
3.4.1雷射器參數
3.4.2可利用的雷射器
3.5空間碎片的捕獲、跟蹤和瞄準
3.5.1可利用的探測和跟蹤系統
3.5.2交接、瞄準和發射
3.6美國ORION計畫的若干思考
3.6.1雷射器參數
3.6.2系統設計要素
3.6.3設計要素之間關係
3.6.4碎片的演示驗證靶模型
3.7天基雷射清除空間碎片的關鍵技術
3.7.1天基雷射清除空間碎片的特點
3.7.2指定太空飛行器軌道的碎片分布
3.7.3指定太空飛行器軌道的碎片清除方式
3.7.4空間碎片特性
3.7.5系統參數設計
第4章雷射清除空間碎片的基本問題
4.1推進雷射作用下反噴衝量矢量計算
4.1.1雷射輻照曲面反噴衝量計算模型
4.1.2雷射輻照球體情況
4.1.3雷射輻照圓柱體情況
4.1.4雷射輻照立方體情況
4.1.5單脈衝速度增量
4.2空間碎片墜人大氣層燒毀判據
4.2.1氣動力
4.2.2墜入大氣層燒毀判據
4.3最小能量降軌
4.3.1最小能量降軌模型
4.3.2計算分析
4.4地基雷射清除圓軌道空間碎片
4.4.1變軌計算模型
4.4.2變軌後軌道參數
4.4.3計算分析
4.5地基雷射清除橢圓軌道空間碎片
4.5.1單脈衝變軌計算模型
4.5.2單脈衝變軌計算分析
4.5.3多脈衝變軌計算模型
4.5.4多脈衝變軌計算分析
4.6天基雷射清除空間碎片
4.6.1雷射器參數
4.6.2雷射器部署在空間站附近
4.6.3雷射器部署在空間站上
4.6.4氣動阻力和碎片燒蝕率影響
第5章衝量耦合係數測量方法
5.1衝量耦合係數的影響因素
5.1.1衝量耦合係數
5.1.2主要影響因素
5.2瞬間作用微小衝量的扭擺系統測量
5.2.1扭擺系統
5.2.2瞬間作用下衝量估計
5.2.3扭擺有阻尼自由振動方程
5.2.4自由振動方程的標準形式
5.2.5衝量耦合係數的估計
5.3扭擺系統參數的標定方法
5.3.1扭擺系統自標定時有阻尼自由振動方程
5.3.2周期、頻率和阻尼比的標定
5.3.3轉動慣量和扭轉彈性係數的標定
5.4扭擺系統測量過程
5.4.1扭擺系統組成和工作原理
5.4.2扭轉角測量原理
5.4.3扭擺系統橫樑初始誤差角影響
5.4.4試驗數據處理
5.5持續作用微小衝量的扭擺系統測量
5.5.1持續作用力下扭擺有阻尼振動方程
5.5.2雷射單脈衝衝量所滿足方程
5.5.3雷射單脈衝衝量計算方法
5.5.4雷射單脈衝衝量算例
5.6衝量的單擺系統測量
5.7衝量的水平推進測量
5.7.1水平雙線支撐雷射推進試驗
5.7.2水平雙線支撐雷射推進時光船的運動方程
5.7.3利用卡爾曼濾波方法估計光船的速度
5.7.4光船速度與衝量耦合係數計算
5.8衝量耦合係數的試驗數據擬合方法
5.8.1衝量耦合係數的費普斯擬合方法
5.8.2衝量耦合係數的幾種表示方式
5.8.3三種表達式擬合最佳化程度比較
5.9電漿反噴羽流特性測量
5.9.1電漿反噴羽流特性
5.9.2測量原理和測量系統
5.9.3雷射入射角度影響
5.9.4反噴羽流速度
第6章雷射清除空間碎片與雷射推進
6.1雷射推進
6.1.1雷射推進概念
6.1.2雷射推進特點
6.1.3雷射推進套用前景
6.2雷射推進的推進性能參數
6.2.1主要推進性能參數
6.2.2推進性能參數之間相互關係
6.3空間碎片清除的推進性能參數
6.3.1靶材燒蝕率忽略不計
6.3.2考慮靶材燒蝕率影響
6.3.3小結
參考文獻
