在地球轨道上无法控制的飞行物对活跃的卫星和航天器来说是一个巨大的风险。自2012年4月以来，欧洲环境卫星ENVISAT也一直在轨道上漂浮。现在，Fraun-hofer高频物理和雷达技术研究所已经开发出了精确确定故障卫星姿态旋转的开创性方法，从而支持未来的脱轨任务。
ENVISAT环境卫星是欧洲航天局有史以来将其送入轨道的最大航天器之一。ENVISAT耗资23亿欧元，重近8吨，于2002年发射升空，可靠地监测了地球气候、海洋和陆地表面，直到2012年失去联系。地球观测卫星在高度约800公里的轨道上运行，这是地球轨道上空间物体密度很高的区域。空间垃圾是低轨道航天飞行中的一个主要问题。现在，ENVISAT的不受控制的飞行可能会导致与活动中的卫星和其他航天器相撞。Fraunhofer FHR的发言人商业单元空间的Delphine Cerutti-Maori指出。“此外，还有潜在的风险，因为碰撞可能导致新的碎片的形成，而这些碎片又可能与其他物体相撞——这是一个危险的雪球效应。”
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，”Ing博士说。Fraunhofer FHR空间观测雷达部门负责人Ludger Leushacke解释道。“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雷达原始数据是使用弗劳恩霍夫FHR近年来发展的特殊方法进行处理和评估的。
ENVISAT自转的长期分析
高分辨率的雷达图像是利用观测对象对静止雷达系统的相对旋转产生的。物体被不同的角度照亮。然而，雷达图像的横向缩放取决于实际转速，而实际转速必须从数据中获取。Cerutti-Maori解释说:“为了解决在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跨距离尺度。”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。”
为了分析ENVISAT运动的长期发展，我们能够使用2011年(即与卫星失去联系前不久)到2016年期间的观测数据。在它的常规任务中，ENVISAT以大约0.06°/s的速度缓慢旋转，相当于每绕地球轨道转一圈。在2012年4月8日失去联系后不久，可以观察到自转速率增加到几乎3°/s，或每地球轨道45转。由于这种增长是渐进的，而不是突然的，Fraunhofer FHR的研究人员得出结论，这不是由于与其他物体的碰撞。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。Leushacke说:“如果ESA决定移除受损的ENVISAT，我们的调查可以为支持未来移除受损的ENVISAT做出重大贡献。”“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以及以可靠的方式预测其长期发展的理想方法。此外，它们还可以用来有效地调查对卫星的潜在外部损害。”
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