太空飛行碎片對運行於地球軌道物體的碰撞機率

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姓名

李明勳(Ming-hsun Lee) 查詢紙本館藏

畢業系所

太空科學研究所

論文名稱

太空飛行碎片對運行於地球軌道物體的碰撞機率

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摘要(中)

人類生活裡有許多仰賴太空任務及衛星所提供的服務，因而伴隨太空活動產生了許多太空碎片，使得因為這些碎片撞擊，導致嚴重危害的機率快速地提高。因而研究其碰撞的可能性，成為一項刻不容緩的工作。
鑑於此，太空中的撞擊預測相對重要。此次採用二列元素(Two-Line Elements)換算，取得所需的運算參數。本文藉由的空間密度方法，找出每一個飛行物體在空間中所佔有的空間密度值。
因飛行物體的行為如同電子在導體中流動的情形。有此概念，當然有通量概念產生，進而推導出碰撞次數。
有了空間密度與碰撞次數的概念，因此便能著手於碰撞的繁雜計算，更能近一步瞭解碰撞機率。

摘要(英)

Human life is dependent on many space missions and satellite services provided, with space activities which have a lot of space debris, which makes debris impact, cause serious harm to the rapid rate of increase. Therefore study the collision probability, as a matter of great urgency.
As such, the impact of space predicted relative importance. This use of Two-Line Elements conversion, obtain the required computational parameters. In this study the spatial density method to identify each one flying objects in space share some space density.
By flying objects act as a conductor in electronic flow situation. This concept is, of course, the concept of flux, and thus the number of collisions is derived.
With spatial density and collision frequency of the concept, it can proceed in the complicated collision, taking a step forward in better understanding the collision probability.

關鍵字(中)

★ 空間密度
★ 碰撞機率

關鍵字(英)

★ spatial density

論文目次

摘要
Abstract
致謝
目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I
圖表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．III
第1章序論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1-1 太空垃圾．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1-2 風雲-1號C (Feng Yun-1C) ．．．．．．．．．．．．．．．4
第2章背景概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2-1 雙體運動．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
2-2 軌道基本特性：軌道六元素．．．．．．．．．．．．．．．7
第3章分析之理論基礎．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3-1 空間密度簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3-2 空間密度推導．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
3-3 碰撞機率．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
3-4 碰撞的速度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
第4章資料的定義與計算．．．．．．．．．．．．．．．21
4-1 計算風雲-1號C垃圾的二列元素資料．．．．．．．．．．．22
4-2 計算地球軌道物體的軌道資料．．．．．．．．．．．．．24
4-3 計算風雲-1號C垃圾的空間密度．．．．．．．．．．．．．26
4-4 計算地球軌道物體的空間密度．．．．．．．．．．．．．27
第5章資料計算的結果說明與分析．．．．．．．．．．．．．28
5-1 圖形分布結果說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
5-2 碰撞機率計算分布結果說明．．．．．．．．．．．．．．37
5-3 圖形分布結果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．40
5-4 碰撞機率計算分布結果分析．．．．．．．．．．．．．．42
第6章展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43
參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45
附錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

參考文獻

Grant R., Fowles and George L., Cassiday, 1999. Analytical Mechanics, Saunders College Publ, 6th Edition.
Johnson, Nicholas L., 2004. History of On-Orbit Satellite Fragmentations 13th Edition, National Aeronautics and Space Administration Publ.
Kervin, P.W.; Africano, J.L.; Sydney, P.F.; Hall D., 2004. Small satellite characterization technologies applied to orbital debris.
Kessler, D.J., 1981. Derivation of the collision probability between orbiting objects: the lifetimes of Jupiter’s outer moons. Icarus 48, 39.
Kreyszig, 1999. Advance Engineering Mathematics, Peter Janzow Publ, 8th Edition.
Liou, J.-C., 2004. Collision activities in the future orbital debris environment.
Prussing, John E. and Conway, Bruce A., 1993. Orbital Mechanics, Oxford University Press, Inc.
Su, Shin-Yi., 1987. On the spatial density of an object in keplerian orbit.
周展毅，2002，GPS信號遮蔽觀測於電離層斷層掃描之模擬研究，碩士論文，國立中央大學太空科學所
劉怡吟，1999，台灣上空飛行物之偵測研究，碩士論文，國立中央大學太空科學研究所
劉國華，1998，軌道碎片模型的緯度變化，碩士論文，國立中央大學太空科學研究所
參考網站
http://www.nspo.org.tw
http://w103.news.tpc.yahoo.com/attitudelist_single.html?feel=1&d=0
http://taiwanbbs.org/cgi/index.pl?b=mil,m=1168056279
http://news.yam.com/reuters/china/200701/20070119857523.html
資料來源
圖1-1-1太空垃圾數量由P.W. Kervin提供詳細數目
風雲-1號C及風雲-1號C垃圾的二列元素資料摘自
http://www.celestrak.com/NORAD/elements/
軌道物體的資料來源於Jonathan's Space Report的網站

指導教授

蘇信一(Shin-yi Su)

審核日期

2007-7-6

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