基于BRDF光譜的空間碎片表面材料分析.pdf

1、隨著航天科技技術(shù)的發(fā)展，人類對(duì)太空資源開發(fā)的熱情進(jìn)一步高漲，越來越多的人造衛(wèi)星被送入太空，造成目前外層空間相當(dāng)擁擠。而大于厘米級(jí)的空間碎片就能把航天器擊穿,對(duì)在軌航天器,尤其是載人航天器造成極大的威脅。因此，有必要充分了解在軌空間碎片的物理特性，對(duì)編目識(shí)別的空間碎片進(jìn)行探測(cè)、預(yù)警分析。
　　本文主要探索基于BRDF（雙向反射分布函數(shù)）光譜的空間碎片表面材料分析。首先，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下測(cè)量常見表面材料的BRDF光譜，分析可見光波段下的

2、光譜形態(tài)；然后,對(duì)實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，得到碎片表面材料的組成。
　　在實(shí)驗(yàn)室下，利用氙燈作為光源，光纖光譜儀測(cè)量隔熱聚酯薄膜（MLI）樣片、OSR樣片（光學(xué)太陽反射器）和太陽能電池樣片的BRDF光譜。將反射光譜數(shù)據(jù)在550nm處歸一化，分析材料在可見光波段（420nm-700nm)的反射光譜形態(tài)特征。并將實(shí)測(cè)的空間碎片光譜特征數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的常見空間材料的光譜特征數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分別通過兩者的相關(guān)性分析、約束的最小二乘法以及基于

3、可變端元的線性光譜分解模型來分析空間碎片的表面材料組成，為空間碎片的識(shí)別提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隔熱聚酯薄膜樣片、OSR樣片和太陽能電池樣片的反射天頂角在漫反射條件下，雖然反射率會(huì)有所不同，但是在可見光波段光譜形態(tài)基本重合，因此在可見光波段對(duì)空間碎片進(jìn)行光譜分解時(shí)，可用光譜形態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析。利用相關(guān)性、約束的最小二乘法以及基于可變端元的線性光譜分解模型對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜分解時(shí)，都能得到組成空間碎片的材料，且基于可變端元的