解放日報•上觀新聞報道：地球同步軌道就像一個“停車場”，停泊著許多人造衛星，而軌位只有那麼多，同樣有“車位”緊張的問題。隨著航天器與空間碎片不斷地增加，如何避免碰撞併發出預警變得十分必要。近日，中科院上海天文臺研製成功了國內首臺免圓頂空間碎片觀測望遠鏡，用於地球同步軌道空間碎片的覆蓋性掃描，不僅可以為在軌工作的衛星提供碰撞預警，還能在近地小行星給地球帶來潛在威脅時發出預警。
免圓頂空間碎片觀測望遠鏡
【給衛星和空間碎片建立“戶口本”】
地球同步軌道的地面高度約為3萬6千公裡，其運行週期約等於地球自轉週期，即23小時56分，亦被稱為地球靜止衛星軌道。由於相對地球來說是靜止的，地球同步軌道可24小時提供服務，因此常用於通訊、氣象、廣播電視、數據中繼等衛星，以實現對同一地區的連續工作。
在地球同步軌道上，不僅有正在工作的衛星，還有一些空間碎片，比如末級火箭、燃料用盡“壽終正寢”的衛星等。根據國際電信聯盟的要求，即將不工作的衛星，需要保留一點燃料以主動飄浮到“墳墓”軌道（高出地球同步軌道兩三百公裡），從而把“車位”讓出來。
上海天文臺光學天文技術研究室全球光電觀測網團隊，一直致力於對空間碎片的監測、數據收集、編目管理、分析以及提供諮詢方案等。該團隊核心骨幹羅浩博士告訴解放日報•上觀新聞記者：“就像是給衛星和空間碎片建立了一個‘戶口本’，我們可以監測到哪些衛星沒有遵守‘交通規則’去往‘墳墓軌道’。此外，有的衛星在‘車位’上很難絕對靜止，可以有所移動，但不能超過一定範圍。我們也能監測其是否回到自己的‘車位’上。”
【2噸多的望遠鏡減重為100千克】
2020年12月10日，該團隊研製成功的國內首臺免圓頂空間碎片觀測望遠鏡正式入網並投入常規運行，目前對空間碎片的覆蓋性掃描數據已開始提供定向發佈服務。
所謂免圓頂，是相對圓頂望遠鏡而言。為讓望遠鏡免受風吹雨淋之苦，一般會設置一個圓屋頂，因為圓形的風阻比較小，觀測時再把圓屋頂打開。這臺空間碎片觀測望遠鏡為何可以免圓頂呢？羅浩告訴解放日報•上觀新聞記者，他們採用了密封腔體式的整體外殼，通過輕質量材料3D打印一次成型，觀測需要的電腦和相機都設置在了密封艙裡。由於使用了真空相變銅質熱管，還能保證熱量快速傳導出來。
望遠鏡的全天相機拍攝的站址夜間星空
該團隊歷時7個多月，對第一代有圓頂的空間碎片觀測望遠鏡進行了大幅度改進，原來總重2噸多的望遠鏡（有圓頂），減重為目前的100千克。
除了免圓頂，還有什麼“黑科技”？羅浩介紹，他們採用了精準溫控和預加熱技術，可以避免裸露在外的鏡頭蓋和鏡筒在高緯度地區冷凝結冰；採用特別的圖像採集模式，使得探測能力提升了1.5 -2個星等。
首臺免圓頂空間碎片觀測望遠鏡位於我國高緯度地區，冬季極端氣溫達到-40℃以下，為適應極寒和高溼度環境，該望遠鏡選用的材料為寬溫器件，可以適應零下-40℃到55℃的環境。
該望遠鏡對基建成本、網絡和供電保障幾乎做到了要求最小化，不僅節省了幾十萬元的圓頂基建成本，還可以一邊觀測一邊處理，無須把原始圖像全部傳回上海的數據中心。一旦停電，還可自動切換到備用供電設備。因此，該望遠鏡的研製成功，使得快速擴大全球站網布局成為可能。
“空間碎片觀測望遠鏡的聯網觀測，不僅可以為在軌工作的衛星提供碰撞預警，還能在近地小行星給地球帶來潛在威脅時發出預警。” 羅浩介紹，下一步，將研製標準化的無人值守望遠鏡，方便在世界各地進行模塊化搭建，從而逐步實現全球光電觀測。
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