本书系统介绍了空间碎片环境建模及应用所涉及的基本知识，主要内容包括：空间碎片来源及其模型化、空间碎片环境探测、空间碎片环境时空演化过程及评估、流星体环境模型、空间碎片环境演化模型、空间碎片环境工程模型、工程模型在生存力评估中的应用。
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从事航天器空间碎片超高速撞击防护、航天器空间环境效应及其对策研究。“空间碎片环境下典型防护结构超高速撞击损伤特性及其失效预报”项目获得国防科技进步三等奖。
目录
丛书序
前言
第1章 绪论001
1.1 空间碎片特征与危害001
1.1.1 空间碎片的定义001
1.1.2 空间碎片时空演化特征002
1.1.3 空间碎片的危害003
1.2 空间碎片的来源005
1.3 空间碎片问题应对策略007
1.3.1 空间碎片尺度分类及其主被动防护措施007
1.3.2 空间碎片环境控制及其减缓策略009
1.4 空间碎片环境模型分类及研究进展012
1.4.1 空间碎片环境模型分类012
1.4.2 空间碎片环境模型研究进展014
参考文献017
第2章 空间碎片来源及其模型化020
2.1 概述020
2.2 固体火箭发动机熔渣和粉尘020
2.2.1 熔渣模型021
2.2.2 粉尘模型023
2.3 NaK液滴模型025
2.3.1 罗辛拉姆勒（RosinRammler方程）025
2.3.2 顶部NaK液滴泄漏026
2.3.3 底部NaK液滴泄漏028
2.3.4 NaK液滴尺寸分布029
2.4 WestFord铜针030
2.4.1 WestFord铜针释放事件030
2.4.2 WestFord铜针模型031
2.5 溅射物031
2.5.1 质量分布033
2.5.2 尺寸数量分布034
2.5.3 速度增量分布034
2.6 剥落物036
2.6.1 尺寸数量分布037
2.6.2 剥落速率037
2.6.3 速度增量037
2.7 爆炸和碰撞解体碎片037
2.7.1 尺寸数量分布039
2.7.2 面质比分布041
2.7.3 速度增量分布043
2.7.4 MASTER改进解体模型044
2.8 多层隔热材料045
2.8.1 航天器上的MLI应用047
2.8.2 MLI解体碎片模型047
2.8.3 MLI剥落碎片模型049
参考文献052
第3章 空间碎片环境探测056
3.1 概述056
3.2 地基探测056
3.2.1 地基雷达探测057
3.2.2 地基光学探测059
3.3 天基探测064
3.3.1 天基遥感探测065
3.3.2 天基直接碰撞探测066
3.3.3 回收航天器表面采样分析067
3.4 空间监测网068
参考文献071
第4章 空间碎片环境时空演化过程及评估075
4.1 概述075
4.2 空间碎片生成事件仿真076
4.2.1 航天活动076
4.2.2 解体事件076
4.2.3 固体火箭喷射事件077
4.2.4 NaK液滴事件078
4.2.5 溅射事件078
4.2.6 剥落事件079
4.2.7 统计分析算法简述079
4.3 空间碎片环境减缓措施080
4.3.1 碰撞事件控制081
4.3.2 轨道清除083
4.3.3 爆炸事件控制085
4.3.4 任务后处理086
4.4 轨道演化算法087
4.4.1 地球形状摄动088
4.4.2 日月引力摄动089
4.4.3 太阳光压摄动091
4.4.4 大气摄动092
4.5 空间密度092
4.5.1 空间密度算法092
4.5.2 空间密度与轨道根数的关联094
4.6 碰撞概率097
4.7 通量098
4.7.1 截面通量098
4.7.2 表面通量099
参考文献100
第5章 流星体环境模型103
5.1 概述103
5.2 CourPalais模型（NASA SP8013）104
5.2.1 平均通量分布模型104
5.2.2 速度分布105
5.3 Grün模型106
5.4 NASA TM4527流星体模型106
5.4.1 速度分布107
5.4.2 质量密度分布107
5.5 Divine模型/DivineStaubach模型108
5.6 IMEM模型109
5.7 MEM系列模型109
5.7.1 平均通量分布模型110
5.7.2 速度分布110
5.7.3 密度分布111
5.7.4 方向分布111
5.8 地球遮挡和引力会聚效应112
5.9 模型间的对比分析113
5.10 流星体对航天器的影响115
参考文献116
第6章 空间碎片环境演化模型118
6.1 概述118
6.2 NASA演化模型119
6.2.1 EVOLVE系列模型119
6.2.2 LEGEND模型119
6.3 ESA演化模型121
6.3.1 DELTA系列模型121
6.3.2 SDM系列模型122
6.4 中国SOLEM空间碎片环境演化模型122
6.5 俄罗斯联邦航天局未来空间碎片环境演化趋势预测123
6.5.1 数学模型的建立123
6.5.2 碰撞事件预测算法125
6.6 小结126
参考文献126
第7章 空间碎片环境工程模型129
7.1 概述129
7.2 ORDEM系列模型130
7.2.1 建模数据131
7.2.2 建模流程132
7.2.3 空间碎片时空分布规律的评估132
7.3 MASTER系列模型134
7.3.1 建模数据134
7.3.2 建模流程134
7.3.3 空间碎片时空分布规律的评估134
7.4 SDEEM系列模型135
7.5 SDEEM 2019模型改进算法介绍136
7.5.1 基于半长轴控制的变时间步长轨道演化算法138
7.5.2 考虑地球二阶带谐项影响的空间密度算法145
7.5.3 针对GEO区域的地固系下空间密度算法162
7.5.4 以航天器轨道位置为中心的通量算法171
7.6 工程模型对比分析185
7.6.1 建模特色185
7.6.2 输出结果对比186
7.7 工程模型应用189
7.7.1 航天器风险评估189
7.7.2 评估突发解体事件189
7.7.3 保护空间碎片环境190
7.7.4 指导空间碎片环境探测191
7.8 空间碎片环境模型研究领域发展趋势192
7.8.1 源模型优化改进研究192
7.8.2 进一步开展空间碎片环境探测活动193
7.8.3 大型小卫星星座部署对未来空间碎片环境的影响194
7.8.4 空间碎片形状效应影响分析194
参考文献194
第8章 工程模型在生存力评估中的应用196
8.1 概述196
8.2 环境工程模型——生存力评估数据接口197
8.2.1 SDEEM 2019输出格式197
8.2.2 MASTER8输出格式197
8.2.3 ORDEM 3.1输出格式199
8.2.4 标准环境接口201
8.3 航天器系统生存力评估方法203
8.3.1 部件撞击生存力评估205
8.3.2 系统撞击生存力评估208
8.4 S3 DE生存力评估软件及交叉校验210
8.4.1 S3 DE简介210
8.4.2 标准工况校验交叉校验212
8.4.3 航天器生存力评估实例216
参考文献220
附录 解体事件表222
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