Envisat卫星的正确缩放雷达重建。图片信用：照片Fraunhofer FHR
地球轨道中无法控制的飞行物体是一般活动卫星和航天器的巨大风险。自2012年4月以来，欧洲环境卫星Envisat也在轨道上漂流。现在，Fraun-Hofer高频物理学研究所和雷达技术FHR开发了先进的方法，精确地确定了故障卫星的姿态旋转，从而支持未来的去轨道任务。
Envisat环境卫星是最大的宇宙飞船之一是ESA的轨道。Envisat于2002年推出了23亿欧元并重视近八吨，并在接触丢失时可靠地监测地球的气候，海洋和陆地面积，直到2012年。地球观测卫星在大约800公里的海拔地区是轨道的轨道 - 地球轨道的一个区域，具有高密度的空间物体。太空垃圾是低轨道飞行中的一个主要问题。现在，Envisat的不受控制的飞行可能导致与活跃的卫星和其他航天器碰撞，Delphine Cerutti-Maori博士，在Fraunhofer FHR的扬声器业务单位空间中指出。
“此外，还有进一步的风险潜力，因为碰撞可能导致形成新的碎片，这又可以与其他物体碰撞 - 危险的雪球效应。”
支持安全脱轨
为了解决这一问题，欧空局目前正在寻找解决办法，将ENVISAT送入较低轨道，并最终让卫星在重新进入地球大气层时安全地燃烧。然而，只有正确确定卫星的姿态运动参数，这些“脱轨任务”才能取得成功。只有这样才能确定用哪种方法来捕获卫星。夫琅和费FHR的研究团队为未来的脱轨任务提供支持。
“我们的TIRA雷达结合了Ku波段成像雷达和L波段跟踪雷达。该系统为利用ISAR技术以高分辨率对空间物体成像提供了独特的可能性，”Fraunhofer FHR空间观测雷达部门负责人Ludger Leushacke博士解释说。“与光学系统相比，我们的雷达系统具有决定性的优势:完全独立于天气条件，昼夜使用，以及图像分辨率，完全独立于物体的距离。此外，我们还可以确定快速旋转物体(如ENVISAT)和缓慢旋转物体的转速。”
由TIRA记录的ENVISAT的雷达原始数据是用特殊方法处理和评估的，这些方法是近年来在夫琅和费FHR开发的。
ENVISAT自转的长期分析
使用观察到的对象的相对旋转来生成高分辨率雷达图像到静止雷达系统。物体被不同的方向角照射。然而，雷达图像中的交叉缩放取决于必须从数据获得的实际转速。
Cerutti-Maori解释说:“为了解决图像处理过程中出现的这个问题，我们的专家团队开发了一种方法，使用物体的网格模型来正确估计交叉范围的尺度。”为了达到这个目的，一个金属丝网格模型被投射到通道的不同图像上。旋转矢量可以可靠地估计，通过几个投影的时间发展在目标的通过。”
To analyse the long term development of ENVISAT’s motion, the team was able to use observations from the period between 2011, i.e. shortly before the contact with the satellite was lost, and 2016. During its regular mission, ENVISAT was rotating slowly at about 0.06°/s, which corresponds to one revolution per Earth orbit. Shortly after the connection had been lost on April 8, 2012, it could be observed that the rotation rate had increased to almost 3°/s, or about 45 revolutions per Earth orbit. As the increase was gradual and not sudden, the researchers at Fraunhofer FHR concluded that this was not due to a collision with other objects.
然而，自2013年年中以来，观测到旋转速度有所放缓。在2016年底，温度约为1.6°/s。
“我们的调查可能会对支持未来拆除受损的Envisat进行了重大贡献，如果ESA决定这样做，”Leushacke说。“在Fraunhofer FHR开发的基于图像的侦察方法目前在世界上是独一无二的，是分析空间物体的方向和旋转的理想选择，并以可靠的方式预测其长期发展。此外，它们可用于有效地研究卫星的潜在的外部损坏。“
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