中国科学院上海分院

上海天文台千赫兹瓦级皮秒激光测距系统实现对空间碎片目标高精度测量

发布时间：2024-10-29 【字体：大中小】【打印】【关闭】

按照国家推动西部大开发的号召和我国西部地区优良的天文观测条件，中国科学院上海天文台与紫金山天文台联合改造德令哈青海观测站1.2米望远镜，利用瓦级的皮秒激光器实现了对空间碎片的高精度激光测距，空间碎片目标测量最远距离1620.5 km，雷达散射截面积(RCS)为2.41㎡，测距精度达到10.64 cm。在国际上率先实现了单套激光器系统既可开展合作目标卫星厘米级高精度测距，又可实现高精度空间碎片观测，相关研究成果发表在国际中文SCI期刊《红外与毫米波学报》（Infrared Millim. Waves）上。

空间碎片占据了大量的空间轨道资源，伴随着后续碰撞，形成更多的碎片垃圾，对在轨航天器会造成极大的影响，为了保证在轨航天器的稳定运行，需要通过对空间碎片的位置信息进行实时精确测量，达到对碎片的预警和规避。激光具有方向性好，发散角小，抗干扰强等特点，适合远距离目标高精度测量。利用皮秒激光的大气传输特性，上海天文台提出发展皮秒脉宽空间碎片测量技术，提高空间碎片的测量精度。本次观测采用能量仅1.2 mJ 功率1.2W的 1 kHz 的皮秒激光对卫星与空间碎片进行了测距，实现了对带有反射器的合作目标的厘米级测距和对碎片目标的分米级测距。

这是目前为止在我国西部高海拔率先以高重频低功率激光的激光测距系统实现对空间碎片目标高精度测量，体现了皮秒激光及高海拔大口径望远镜测量优势，为我国西部地区开展空间目标激光测距提供了参考，也为空间碎片激光测距系统选址与空间碎片监视能力的提升提供了有效途径，有效支撑了我台在我国西部地区进行先进时空基准、激光测月与激光深空探测等领域的研究与建设。

此工作得到了中国科学技术大学、中国科学院光电研究所、大恒新纪元科技股份有限公司和河北工业大学等相关单位的支持。