中國科學院上海天文臺與紫金山天文臺聯(lián)合改造德令哈青海觀測站1.2米望遠鏡，利用瓦級的皮秒激光器實現(xiàn)了對空間碎片的高精度激光測距。空間碎片目標測量最遠距離為1620.5 km，雷達散射截面積為2.41㎡，測距精度達到10.64 cm。該團隊實現(xiàn)了單套激光器系統(tǒng)既可開展合作目標衛(wèi)星厘米級高精度測距又可實現(xiàn)高精度空間碎片觀測。相關(guān)研究成果發(fā)表在《紅外與毫米波學報》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，并對在軌航天器造成影響。為了保證在軌航天器穩(wěn)定運行，需要實時精確測量空間碎片的位置信息，以達到預警和規(guī)避碎片的效果。激光具有方向性好、發(fā)散角小、抗干擾強等特點，適合遠距離目標高精度測量。利用皮秒激光的大氣傳輸特性，上海天文臺提出發(fā)展皮秒脈寬空間碎片測量技術(shù)，以提高空間碎片的測量精度。此次觀測采用能量僅1.2 mJ、功率1.2W的1 kHz的皮秒激光對衛(wèi)星與空間碎片進行測距，實現(xiàn)了對帶有反射器的合作目標的厘米級測距以及對碎片目標的分米級測距。

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

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

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

審核編輯 黃宇