随着人类活动向外层空间扩展,探索外层空间,利用外层空间,并保障人类活动在外层空间环境中的安全,是当前航天活动中的重要内容。由于上个世纪人类对于空间碎片环境不够重视,空间碎片的数量迅速增长,对飞行在地球轨道上的航天器的撞击风险日益严重,所以必须采取有效的防护措施。 空间碎片的碰撞预警,主要针对直径大于10cm的碎片。对于这一类碎片,航天器通常采用轨道机动规避的措施来进行防护。确定航天器是否需要进行机动规避操作来避免与空间碎片发生碰撞,必须经过计算,评估航天器与空间碎片之间的碰撞风险,然后依照预警判据来确定机动规避。 建立在误差分析基础上的碰撞概率判据是一种新的碰撞预警判据,相比于传统的BOX区域判据可以更加有效的降低虚警率,从而减少了航天器平均每年需要进行机动规避的次数。 这篇论文以空间碎片的碰撞预警为背景,简要介绍了预警流程,通过比较两种碰撞判据引出碰撞概率判据,然后介绍了碰撞概率方法的原理和关键模块的计算流程。详细分析了空间交会过程中各个参量变化对碰撞风险所带来的影响,对碰撞概率与空间交会的几何参数的敏感度进行了分析,给出了协方差对碰撞概率结果的影响,揭示了碰撞概率与各个交会参量之间的内在联系。最后通过大量的实例,对碰撞概率方法的做了进一步验证,并且对历史上已经确认的交会事件进行了分析,给出了结论。 目前,碰撞概率计算已经成为空间碎片预警系统中的一个重要组成部分,并且进行了大量的工程应用。