利用长春人卫站1.2米光电望远镜进行空间碎片光度多色特性研究

Research in multicolor characteristics of space debris is currently one of active research topics in the domain of space debris. This research uses 1.2m large-aperture telescope at Changchun Observatory of National Astronomical Observatories, CAS, whose cassegrain focus will be equipped with a 3-channel CCD photometer, which allows simultaneously imaging in three optical wavelengths of space debris in the medium and high Earth orbit, and eliminates measuring errors of non-synchronization in the traditional multicolor photometry performed by observations through all filters sequentially with a filter wheel. This research uses isophotal analysis method to fit the profiles of irregular stellar image, aperture photometry method to calculate runoff and instrument magnitudes of stellar, which provides real-time parameters for photometric data of space debris, and improves the measuring accuracy and observing efficiency of space debris in non-photometric night. Based on photometric data of space debris and deep analysis, this research achieves the methods and techniques of classification and identification of space debris, which has important practical significance and application value.

目前，空间碎片光度多色特性研究是空间碎片研究领域中备受关注的前沿方向之一。本项目依托长春人卫站1.2米大口径光电望远镜，拟拓展其空间碎片观测综合平台的功能，在卡氏焦点系统上建立同时性三通道CCD测光光度计，实现中高轨道空间碎片在三个可见光波段能量信息的同时获取，可以避免传统测量方法（基于滤光片转轮的多色测光）由于非同时性而引入的测量误差。本项目拟采用等光度线拟合方法来获取典型的拖长星像轮廓，使用孔径测光方法计算参考星的径流量和仪器星等，为空间碎片测光数据提供实时性标定参数，有利于进一步提高非测光夜条件下空间碎片光度测量精度和观测效率。此外，本项目拟对采集的空间碎片同时性三通道测光数据进行有效分析，提取其表征颜色特性的特征量，发展并形成一套有效的空间碎片光度多色特性获取方法，为空间碎片的来源分析、分类与识别提供科学依据，具有重要的现实意义和应用价值。

50多年来，世界各国跟踪观测过的空间目标数目已经超过26000，空间发射次数多于4000，大约还有1/2仍然遗留在空间中并沿轨道飞行。目前，可跟踪的空间目标已超过14000个（含新发现的碎片），其中，约840个空间目标是在轨航天器，其余均为空间碎片。近年来，人类空间活动越发频繁，空间环境日益恶化。如果潜在的空间碎片与在轨航天器发生碰撞，直接导致航天器器件损坏或者解体，将就会造成数亿元的损失。同时，我国发射航天器和进行太空试验也会产生空间碎片，这些空间碎片也会对其他国家的航天器造成威胁，一旦发生碰撞不仅会造成经济纠纷，同时也会产生政治影响。.目前，空间碎片光度多色特性研究是空间碎片研究领域中备受关注的前沿方向之一。光度是空间碎片的基本物理特征之一，能够在一定程度上反映出空间碎片的大小尺寸（光学散射截面，OCS）、形状、姿态以及表面覆盖材料性质，其影响因素主要有：地球外层空间辐射环境、与测站之间的距离（斜距）、太阳—空间碎片—测站之间的夹角（相位角）、自身特性（大小、形状以及表面材料）、轨道姿态以及大气消光等。本项目依托长春人卫站1.2米大口径光电望远镜，拓展其空间碎片观测综合平台的功能，在卡氏焦点系统上建立了同时性三通道CCD测光光度计，实现空间碎片在三个可见光波段能量信息的同时获取，避免了传统测量方法（基于滤光片转轮的多色测光）由于非同时性而引入的测量误差。本项目采用等光度线拟合方法来获取典型的拖长星像轮廓，使用孔径测光方法计算参考星的径流量和仪器星等，为空间碎片测光数据提供实时性标定参数，有利于进一步提高非测光夜条件下空间碎片光度测量精度和观测效率。