地球同步轨道带动态监视光学系统样机研制与观测试验研究

With satellite-launching activities become more frequent, the world is paying more and more attention to the Geo-Synchronous orbit because of its "non renewable" . Until January 2015, there are 1000 space targets are distributed in the Geo-Synchronous orbit approximately. Different kinds of important events are often happened, such as new satellite launching, orbit drifting, active controlling, orbit transferring, intention closing, even including satellites collision and perturbation. orbital and active control caused by launch of new satellites. For aerospace safety of China, it is necessary to grasp the spatial event take place in Chinese own Geo-synchronous orbit timely and accurately. This project is based on our existing conditions, proposed develop a special optical prototype for application on Geo-synchronous orbit dynamic monitoring. This proposed can obtain one frame CCD image of the whole space belt of Geo-synchronous over the observation station each 30 minutes with the help of the advantages of its very large field of view(100 square degree). We plan to use one basic analysis method that is mutual authentication through long-term TLE data and the measured data. The research content and the method of this project is the first time in China.

随着卫星发射活动日益频繁，地球同步轨道由于其“不可再生性”越发成为各国重视的稀缺资源。地球同步轨道上不但卫星数量众多（截止2015年初，约1000颗），而且运动形式多样，空间事件偶有发生，如新卫星发射、在轨运行、退役失效、轨控机动、离轨漂移甚至是碰撞等。为了我国的航天安全，需要及时掌握发生在我国专属地球同步轨道带的空间事件。本项目在现有条件基础上，拟研制一台低成本的“地球同步轨道带动态监视光学系统样机”。利用该样机的超大视场（100平方度）优势对台站上空地球同步轨道带进行快速地重复扫描观测，每30分钟得到一帧台站上空地球同步轨道带的全幅CCD图像资料。基于长期TLE数据分析和大量实测资料相互验证的基本方法，对本项目涉及到的一些关键技术问题开展深入研究。本项目的研究内容和方法在国内尚属首次。

地球同步轨道（GEO）由于其“不可再生性”越发成为各国重视的稀缺资源，GEO空间目标数量众多，截至2019年底统计超过1500颗，且每年发射活动平均30次，GEO目标数量也在不断增加。同时，GEO目标的运动形式多样，空间事件时有发生。为了我国的航天安全和高轨资产安全，需要及时掌握发生在我国专属地球同步轨道带的空间事件。本项目支持研制的“地球同步轨道带动态监视光学系统样机”（又称FocusGEO望远镜）为国内首台专门为高轨空间监视领域研制的小型光学望远镜，具备覆盖范围广与管理目标多、视场大与扫描快、自动化程度高和运行成本低4个特点和优势，可广泛应用于高轨空间目标覆盖性普查、重点目标动态监视和空间事件历史追溯等。该望远镜具有270平方度超大视场，每15分钟可对台站上空接近3600平方度的地球同步轨道带完成一次扫描观测，每个观测夜可重复扫描约50次。该望远镜2017年11月安装在云南天文台丽江高美古观测站，截至目前已开展了2年的持续观测，观测夜超过400天，观测数据超过30Tb，已成为上海天文台建设的“全球GEO联合观测网”的主力设备。该望远镜对GEO目标的观测精度3″，定轨精度于500米，无明显系统误差。晴好夜间平均可观测到360～370颗GEO目标，与NORAD公开的数据库相比，观测完备性超过90%，同时可观测到约45个NORAD未公开GEO目标。项目组根据FocusGEO望远镜的实际使用情况，不断的优化设计、升级改进，已经完成第二代FocusGEO望远镜设计。第二代FocusGEO望远镜充分利用最新的成熟技术，具备低成本、小型化和智能化的优势，满足快速复制和部署要求，将成为上海天文台“全球GEO联合观测网”的主力设备，未来三年将研制和全球部署4-5台，实现对全球90%以上GEO目标的编目管理和动态监测。目前项目组还根据潜在用户的要求，设计了全新的机动式FocusGEO望远镜，利用机动性有效降低天气对光学设备的影响。预期未来3年内投入使用。