《空间碎片环境演化模型》GB/T 45738-2025

本标准针对百年尺度空间碎片环境长期演化趋势预测，规定演化模型的子模型算法与计算流程。其核心是构建发射、碰撞、解体、轨道演化、任务后处置与主动碎片清除六个子模型，通过蒙特卡洛仿真输出空间碎片数量、碰撞次数及空间密度的时空分布，为减缓措施和规则评估提供量化工具。适用于卫星发射、任务后处置、主动碎片清除等减缓政策对碎片环境的长期影响分析。

模型构成与算法要点

模型由六个子模型构成。发射模型依据历史发射统计与星座计划推算未来发射数量与轨道参数；碰撞概率评估以立方体空间划分、阈值距离判定并计算碰撞概率；解体模型以40 J/g为界区分灾难性与非灾难性碰撞，按幂律计算碎片数量，面质比分布继承母体并以蒙特卡洛区分来源母体；轨道演化采用半分析法预报，低轨近圆与大偏心率轨道计入地球非球形引力、大气阻力、日月第三体引力与太阳光压，中轨近圆与同步轨道不计大气阻力，近地点高度低于120 km判为陨落。

处置、清除与计算流程

任务后处置对中低轨物体离轨至自然寿命不超过限定值的轨道，对同步轨道物体转移至处置轨道，两者均按设定处置率执行。主动碎片清除以质量与年累计碰撞概率构建碰撞风险指数，每年排序并移除若干碎片。整体流程按时间步迭代：加入新发射物体、轨道预报、碰撞评估、解体更新、处置与清除、直至演化结束，输出逐年碎片数量、碰撞次数与密度分布。

输入输出与精度控制

输入包括空间物体特征与轨道参数、太阳活动指数F10.7与地磁活动指数Ap、演化时长、任务后寿命限定值、处置率及清除策略等。输出覆盖空间密度随轨道高度分布、各尺寸与类型碎片总数、累计灾难性与非灾难性碰撞次数。精度控制要求演化步长宜取1年，平均半长轴与偏心率误差、寿命相对误差须满足限值，仿真至少进行100次蒙特卡洛统计均值。附录给出基本演化场景、大型星座场景与不同处置率场景设置，并将SOLEM与ESA、NASA、JAXA等国际典型模型比较，演化结果达到国际平均水准。