● 摘要
本文研究了经过短期演变的空间碎片云对航天器的撞击毁伤问题。从实验仿真的角度出发，通过应用航天器轨道动力学基本原理和蒙特卡罗方法，计算经过短期演变的空间碎片云对航天器的击毁概率数量积。分析了各种情况下，航天器遭遇多少碎片的撞击时将被击毁，以及影响击毁概率的主要因素。针对短期演变的空间碎片云与航天器的碰撞问题，本文建立了击毁概率模型，分析了碎片云短期演变后对典型航天器击毁概率的影响因素，简化了击毁概率模型；研究了击毁概率的计算方法，描述了碎片与立方体形航天器、碎片与圆柱体形航天器发生碰撞的验证方法，给出了碎片对典型航天器简化模型的毁伤公式；应用蒙特卡罗法计算了各因素变化时碎片对航天器的单颗平均击毁概率；根据损伤程度的大小，得出了这些因素中影响单颗碎片平均击毁概率的主要因素。根据对碎片和实际航天器的轨道测量、轨道预报、轨道确定数据，设计了碎片云与航天器发生碰撞的轨道，分析了碎片母体和航天器的轨道不确定性，针对轨道不确定性范围，进行了针对击毁概率模型的动力学仿真验证。研究结果表明，碎片云半径、碎片母体和航天器的轨道不确定性、碎片相对于航天器的撞击速度矢量是影响碎片云对航天器击毁概率的主要因素。