中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)與紫金山天文臺(tái)聯(lián)合改造德令哈青海觀測(cè)站1.2米望遠(yuǎn)鏡，利用瓦級(jí)的皮秒激光器實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間碎片的高精度激光測(cè)距。空間碎片目標(biāo)測(cè)量最遠(yuǎn)距離為1620.5 km，雷達(dá)散射截面積為2.41㎡，測(cè)距精度達(dá)到10.64 cm。該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了單套激光器系統(tǒng)既可開展合作目標(biāo)衛(wèi)星厘米級(jí)高精度測(cè)距又可實(shí)現(xiàn)高精度空間碎片觀測(cè)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《紅外與毫米波學(xué)報(bào)》上。

空間碎片占據(jù)大量的空間軌道資源，伴隨著后續(xù)碰撞，形成更多的碎片垃圾，并對(duì)在軌航天器造成影響。為了保證在軌航天器穩(wěn)定運(yùn)行，需要實(shí)時(shí)精確測(cè)量空間碎片的位置信息，以達(dá)到預(yù)警和規(guī)避碎片的效果。激光具有方向性好、發(fā)散角小、抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)，適合遠(yuǎn)距離目標(biāo)高精度測(cè)量。利用皮秒激光的大氣傳輸特性，上海天文臺(tái)提出發(fā)展皮秒脈寬空間碎片測(cè)量技術(shù)，以提高空間碎片的測(cè)量精度。此次觀測(cè)采用能量?jī)H1.2 mJ、功率1.2W的1 kHz的皮秒激光對(duì)衛(wèi)星與空間碎片進(jìn)行測(cè)距，實(shí)現(xiàn)了對(duì)帶有反射器的合作目標(biāo)的厘米級(jí)測(cè)距以及對(duì)碎片目標(biāo)的分米級(jí)測(cè)距。

空間碎片測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)：(a)測(cè)量結(jié)果分布圖;(b)測(cè)距精度分布圖

上述研究體現(xiàn)了皮秒激光及高海拔大口徑望遠(yuǎn)鏡測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)，為我國(guó)西部地區(qū)開展空間目標(biāo)激光測(cè)距提供了參考，為空間碎片激光測(cè)距系統(tǒng)選址與空間碎片監(jiān)視能力提升提供了途徑。

研究工作得到中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所、河北工業(yè)大學(xué)等的支持。

審核編輯 黃宇