姓名:周可儿 学号:22021211973 学院:电子工程学院
【嵌牛导读】光学监视系统具有测量精度高、直观性强、不受地面杂波干扰影响等优点,有利于快速检测并准确识别空间目标,其研究一直是空间态势感知领域的热点内容。
【嵌牛鼻子】太空感知 光学监视系统
【嵌牛提问】光学监视系统的国内外目标监测系统发展现状如何?
【嵌牛正文】
目前,太空感知系统主要由地基和天基探测设备组成,地基系统具有技术成熟、成本低的优点,能够对空间目标进行有效地搜索和跟踪;缺点是易受到气象、地理位置和时间的限制。天基系统可以避免大气对观测效果的影响,同时也避免了地理位置和时间的限制[1],能够得到更好的探测结果,现己成为空间领域的前沿性技术,逐渐代替地基探测系统。地基和天基系统都利用雷达、可见光、红外等多种探测技术手段对空间目标进行精确探测和跟踪。与雷达监视系统和红外监测系统相比,光学监视系统具有测量精度高、直观性强、不受地面杂波干扰影响等优点,有利于快速检测并准确识别空间目标,且技术成熟、隐蔽性好,与红外探测系统相比更容易小型化[1],其研究一直是空间态势感知领域的热点内容。
当前美国从天基与地基等多个平台,完成对光学空间目标探测与识别。美国地基光学系统包括3部地基光学深空监视系统(GEODSS)专用望远镜、1部专用空间监视望远镜(SST)和5部毛伊岛空间监视系统(MSSS)协助望远镜,主要用于探测识别深空目标。为了扩大探测区域,美国还在发展高低轨配合的天基系统。天基空间监视系统(SBSS)是一个使用光电传感器的卫星星座,其中SBSS-1卫星已于2010年9月发射。SBSS-1卫星采用口径30cm的光学遥感器,具有240万像元分辨率,且遥感器安装在两轴万向架上,可通过万向架的转动改变其观测角度和方向,能够快速、灵活地发现和跟踪目标。因此,SBSS-1卫星可以提供全天候、近实时的空间态势感知数据。
俄罗斯空间监视系统(SSS)是世界上第二大空间监视网,主要由地基雷达系统和地基光学系统组成。地基光学平台方面,俄罗斯主要依赖窗口(Okno)系统、国际科学光学观测网(ISON)等地基光学设备探测识别深空目标。
欧洲各国也在不断发展地基光学系统,提高空间目标的定轨精度及识别效率。目前,欧洲的地基光学系统包括欧洲空间局(ESA)空间碎片望远镜,法国天空观测系统(SPOC)、瞬态目标速动望远镜(TAROT)、德国灵巧网(SMARTnet)、瑞士ZIMLAT望远镜和英国无源成像测量传感器(PIMS)望远镜等,主要分布在欧洲、南美洲和澳大利亚等地,主要用于探测地球静止轨道(GEO)目标,部分设备还有激光观测功能,增加夜视观测能力[2]。
在地基空间监测系统方面,国内现有的地基设备包括深空网雷达系统、云南曲靖非相干散射雷达、大口径射电望远镜网等。中国深空测控网由分布在中国东北部地区和西北部地区的2个深空站和位于南美洲阿根廷西部地区的1个深空站组成。具备支持各类月球和深空探测任务的多频段遥测、遥控、数据接收和跟踪测量等功能,是目前世界上功能完备全球布局的三大深空测控网之一[3]。大口径射电望远镜网中的500米口径球面射电望远镜(FAST),把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘。
在天基系统方面,2010年以来我国启动实施了“空间科学战略性先导科技专项”。2013年,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,以“一箭三星”方式,成功将创新三号、试验七号和实践十五号3颗技术科学试验卫星发射升空,这三颗卫星主要用于开展空间碎片观测和空间维护技术。截至2019年底,已成功发射“悟空”“墨子”“慧眼”和实践十号等科学卫星。第二期先导科技专项还包括:太阳风——磁层相互作用全景成像卫星(SMILE)、爱因斯坦探针(EP)、先进天基太阳天文台(ASO-S)、引力波暴高能电磁对应体全天监测器(GECAM)、微重力技术实验卫星(太极一号)五颗科学卫星。除太极一号外,其他卫星已进入工程研制阶段。这4颗卫星将在2020—2023年期间陆续发射。