德国和欧洲太空监视的新时代将在2024年开启。由德国宇航中心(DLA)牵头,弗劳恩霍夫高频物理与雷达技术研究所开发的德国空间监视和跟踪试验雷达(GESTRA)在成功完成大量验证测试后,于2023年12月份正式开始最终测试。这意味着这台全球唯一的空间监视系统进入了试运行阶段,周期数月。最终测试地点位于德国空间情况观察中心(GSSAC),由DLA和弗劳恩霍夫研究所的专家共同完成。
在验证阶段,该雷达成功完成了多种模式的测试,尤其是探照灯模式和跟踪模式这两种搜索模式。雷达可探测地球低轨道物体,并与现有数据目录进行比对。平均每小时可以发现200个以上的物体,包括几百公里以外的立方星等小物体。除大量星链卫星外,该雷达观测到的物体包括Oneweb-0240卫星(轨道高度大约1200公里),NOAA 16-DEB卫星(大约825公里),哨兵6号卫星(大约1300公里),以及体积20cm×20cm×10cm的CUTE 1.7卫星(大约600公里)。这意味着GESTRA在正式投入运行前已经满足了设计要求。
灵活性和数字技术的结合让GESTRA独具一格
GESTRA雷达系统由一个发射天线和一个接收天线组成,每个天线包含256个独立单元,可对雷达波进行相位控制,也就是相控阵。发射雷达由一个功率极高的放大器控制,以使这个直径4米的天线具有很高的输出功率。接收天线每个单元的数据都以数字方式独立读取,并可以通过特殊的处理器进行实时合成。接收和发射天线可以在几毫秒的时间内调整方向。
此外,可以通过旋转支架对两幅天线进行机械校准。优异的性能还得益于两幅天线各配备了一套水冷系统,使得天线的灵敏度进一步提升。因此,GESTRA在进行空间观察时不仅非常灵活,灵敏度也很高。接收机和发射机相互独立,可以部署在不同的地点。移动灵活性,数字技术和出色的性能让GESTRA独树一帜。目前这套系统安装在科布伦茨市附近的Schmidtenhohe训练场。
尖端雷达技术让宇航空间更加安全
GESTRA将为GSSAC提供目前全世界最为先进的宇航空间雷达观察能力。GSSAC位于德国Uedem市,其主要任务是空间“情况”的观察和评估,避免国家宇航资产与太空垃圾碰撞。一旦GESTRA投入运行,德国宇航中心将对雷达进行操控。同时空间中心将保存所有的探测数据,并完成探测物体运行轨道的计算。德国国内的研究机构可以申请获得这些数据。
GESTRA的潜力也在欧盟的空间监视与跟踪(EUSST)项目中得到发挥。将GESTRA融入该项目的工作计划于2024年开始,并在上半年完成。GESTRA不仅能够探测低地球轨道的碎片,还能够探测其它国家的入侵飞行器并跟踪它们的轨道。GESTRA满足所有民用和军用空间监视的需求,作为一台空间监视雷达r样机,它是高性能国际空间安全构架中不可或缺的一部分。
空间碎片对空间飞行器安全的威胁
目前地球轨道上有数千颗卫星,而在轨的空间碎片有数百万个,总重量在1万吨以上。碎片大多位于高度2000公里以内的低轨道上,与宇航飞行器发生碰撞的可能性非常高。运行在大约400公里高度的国际空间站也会受此影响。
持续获取可靠的空间情况观察数据对于防止碰撞很有必要。GESTRA这样的雷达系统可以做到这一点。GESTRA由位于德国瓦特贝格的弗劳恩霍夫高频率物理与雷达技术研究所开发。项目资金由德国宇航中心提供,来源于德国经济与环境部。未来,该雷达将在位于德国Uedem的德国空间情况观察中心运行,该机构的经费来自德国经济与环境部和德国国防部。

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