解放日报•上观新闻报道：地球同步轨道就像一个“停车场”，停泊着许多人造卫星，而轨位只有那么多，同样有“车位”紧张的问题。随着航天器与空间碎片不断地增加，如何避免碰撞并发出预警变得十分必要。近日，中科院上海天文台研制成功了国内首台免圆顶空间碎片观测望远镜，用于地球同步轨道空间碎片的覆盖性扫描，不仅可以为在轨工作的卫星提供碰撞预警，还能在近地小行星给地球带来潜在威胁时发出预警。
免圆顶空间碎片观测望远镜
【给卫星和空间碎片建立“户口本”】
地球同步轨道的地面高度约为3万6千公里，其运行周期约等于地球自转周期，即23小时56分，亦被称为地球静止卫星轨道。由于相对地球来说是静止的，地球同步轨道可24小时提供服务，因此常用于通讯、气象、广播电视、数据中继等卫星，以实现对同一地区的连续工作。
在地球同步轨道上，不仅有正在工作的卫星，还有一些空间碎片，比如末级火箭、燃料用尽“寿终正寝”的卫星等。根据国际电信联盟的要求，即将不工作的卫星，需要保留一点燃料以主动飘浮到“坟墓”轨道（高出地球同步轨道两三百公里），从而把“车位”让出来。
上海天文台光学天文技术研究室全球光电观测网团队，一直致力于对空间碎片的监测、数据收集、编目管理、分析以及提供咨询方案等。该团队核心骨干罗浩博士告诉解放日报•上观新闻记者：“就像是给卫星和空间碎片建立了一个‘户口本’，我们可以监测到哪些卫星没有遵守‘交通规则’去往‘坟墓轨道’。此外，有的卫星在‘车位’上很难绝对静止，可以有所移动，但不能超过一定范围。我们也能监测其是否回到自己的‘车位’上。”
【2吨多的望远镜减重为100千克】
2020年12月10日，该团队研制成功的国内首台免圆顶空间碎片观测望远镜正式入网并投入常规运行，目前对空间碎片的覆盖性扫描数据已开始提供定向发布服务。
所谓免圆顶，是相对圆顶望远镜而言。为让望远镜免受风吹雨淋之苦，一般会设置一个圆屋顶，因为圆形的风阻比较小，观测时再把圆屋顶打开。这台空间碎片观测望远镜为何可以免圆顶呢？罗浩告诉解放日报•上观新闻记者，他们采用了密封腔体式的整体外壳，通过轻质量材料3D打印一次成型，观测需要的电脑和相机都设置在了密封舱里。由于使用了真空相变铜质热管，还能保证热量快速传导出来。
望远镜的全天相机拍摄的站址夜间星空
该团队历时7个多月，对第一代有圆顶的空间碎片观测望远镜进行了大幅度改进，原来总重2吨多的望远镜（有圆顶），减重为目前的100千克。
除了免圆顶，还有什么“黑科技”？罗浩介绍，他们采用了精准温控和预加热技术，可以避免裸露在外的镜头盖和镜筒在高纬度地区冷凝结冰；采用特别的图像采集模式，使得探测能力提升了1.5 -2个星等。
首台免圆顶空间碎片观测望远镜位于我国高纬度地区，冬季极端气温达到-40℃以下，为适应极寒和高湿度环境，该望远镜选用的材料为宽温器件，可以适应零下-40℃到55℃的环境。
该望远镜对基建成本、网络和供电保障几乎做到了要求最小化，不仅节省了几十万元的圆顶基建成本，还可以一边观测一边处理，无须把原始图像全部传回上海的数据中心。一旦停电，还可自动切换到备用供电设备。因此，该望远镜的研制成功，使得快速扩大全球站网布局成为可能。
“空间碎片观测望远镜的联网观测，不仅可以为在轨工作的卫星提供碰撞预警，还能在近地小行星给地球带来潜在威胁时发出预警。” 罗浩介绍，下一步，将研制标准化的无人值守望远镜，方便在世界各地进行模块化搭建，从而逐步实现全球光电观测。
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