低轨巨型星座的内部碰撞风险评估与构型设计策略

摘要

本文主要研究了低轨(low-Earth orbit, LEO)巨型星座部署期间的内部碰撞风险，并以构建的Walker星座为例，探讨了轨道倾角和相位参数对星座内部碰撞风险的影响.研究采用了未考虑摄动效应的球面几何法和考虑摄动效应的碰撞概率法，计算了星座的最小距离和碰撞概率这两个风险指标.碰撞风险分析结果表明，考虑摄动后星座的最小距离整体有所减小；同时，最小距离指标和碰撞概率风险指标的最优构型在考虑摄动时表现出一致性.此外，研究发现星座的最小距离随轨道倾角增加呈2°至6°的周期性波动.据此，提出了一种通过微调轨道倾角来降低碰撞风险的优化策略，并设计了一种在计算资源受限时提升分析精度的构型设计策略，即针对倾角和相位参数的“几何法初筛-摄动细筛”策略.

关键词

低轨巨型星座 / 碰撞风险 / 轨道倾角 / 构型设计

基金资助

国家自然科学基金资助项目(12311530055,12002397); 深圳市科技计划资助项目(ZDSYS20210623091808026)