时间与表空间碎片整理如果由碎片组成?

山西首批认定的省级众创空间,坐落于朔州市平朔北路8号,是集孵化、路演、展示、培训、研发、投融资、生活休闲等功能为一体的综合服务型创业平台,总面积800平方米,共有工位120个。
创客招募进行中......
你是否在瞎忙?
利用碎片化时间工作和将工作时间碎片化其实是两个截然不同的工作态度,前者是充分了利用了可能会被浪费的小块时间来处理工作上的事情,而后者则是将本来整块的工作时间人为的割裂成多个小块时间再穿插着处理不同的事情。
举一个简单的例子,如果你在等电梯的时候用手机回复了一封工作上的邮件,那么就可以理解为利用了碎片化时间工作。有的邮件需要回复的内容可能很简单,用手机打几个字就可以,这种工作完全可以利用碎片化的时间来完成,没有必要一定得到自己的电脑前去回复。
但是如果你本来计划下午有三个小时要整理一份报告,但是在做报告的过程中你一会去看看朋友圈,一会微信聊聊天,工作时间总是被很零碎的私人事情打断,这就是将工作时间碎片化。
或者是写一会报告又去回复邮件,再写一会又去打个电话,跟人讨论一个问题,即使看似是一直在工作,但是这同样是一种将工作时间碎片化的行为,会导致工作效率不高。
所以看得出来利用碎片化时间工作使自己看上去很忙是一种高效率人士的工作行为,这些人能对哪些工作可以利用碎片化时间处理有很清晰的判断,这些人的能力通常都不会差。
但是将工作时间碎片化后使自己看上去很忙则是一种低效率人士的工作行为,他们工作的时候不聚焦,容易被外界干扰,有拖延症,所以这种忙是由于方法不对,是一种瞎忙。
有时仅仅会利用碎片化时间就高人一筹
我们再来看看两个程序员的例子,他们俩坐在我很近的位置,所以我对他们的工作态度和作息比较了解。
我们公司的App有安卓和iOS两个版本,分别由这两个程序员负责。因为App的功能是一样的,只是平台不一样,所以可以认为两个程序员的工作内容、开发难度都是差不多的,但是他们的效率却截然不同。
我们是弹性工作时间,每天保证至少8个小时的工作时间即可,早来就可以早走,晚来就得晚走。
程序员A每天早上8点半之前一定会坐班车到达公司,上午的时段是他集中精力编代码的时间,这期间只会上厕所和喝水。他为了减少被打扰,不会开邮件系统的提醒,内部的IM也会关闭,手机调成静音,更不会挂着QQ或是聊微信刷朋友圈。甚至有时候为了安静,他还会找一个没有人的小会议室在里面工作。早上的时间他不跟别人讨论问题,不跟别人开会,就算测试、设计发现BUG他也不会中断手头的工作去处理。
中午吃完饭,只会做短暂的休息,看看手机上有没有什么重要的来电或是信息,然后就打开折叠床午睡。
午休结束后,他才会把邮件系统和内部的IM打开,因为这个时候刚睡醒,所以可以处理一些简单的邮件和查看别人的留言。下午的时间他主要用来修改BUG,也会参加相关的会议或是和别人讨论问题。一到下班时间他就会关电脑然后去赶班车,几乎没有加过班。
程序员B则不同,经常早上10点半才到公司,看看前一天的邮件,或是跟人讨论一下问题就到吃午饭时间了,整个上午都没怎么写代码。午休时间他不午睡,不是在玩手机就是在看网页。下午的时候也是昏昏欲睡的样子,不管谁找他都不会拒绝,不论是当面还是IM上,没写几行代码就又去看看邮件或是玩玩手机。
由于来得晚,加上白天没有什么工作输出,所以又必须晚上加班,按照他的话说就是晚上人少他可以集中精力编代码。于是他晚上又是加班到很晚再回去。因为晚上回去得晚,早上又起不来,导致早上到公司又比较晚,如此往复。
这两个程序员的技术能力我个人感觉差别不大,但是就是因为对工作时间的把握上有很大不同导致工作效率有很大的差异。A能充分利用整块的时间,尽可能的避免整块工作时间被碎片化,并结合大脑的兴奋度来处理不同类型的工作,因此有着更高的工作效率。而B则完全相反,整块的时间都被碎片化了,同时不注意劳逸结合,每天工作很长的时间搞得很忙的样子,但是其实工作量跟A也是差不多的。
不同的碎片化时间处理的工作也不一样
程序员A是避免工作时间被碎片化的例子,而程序员B则是把工作时间碎片化的例子,但是都还不是利用碎片化时间工作。利用碎片化时间工作对职场人士有着更高的要求,常见于一些高端人士。
那么哪些时间可以算作碎片化时间呢?等车、坐车、开车、行走、排队、候机、坐飞机、上厕所、睡觉前、运动中、酒店住宿等需要占用的时间都可以看作是碎片化时间。这些时间有个共同的特点就是你通常不在办公桌前,但是时间长度上可能有长有短,人所处的状态也可能不同。
不同的碎片化时间能处理的工作内容也不一样。在等车、排队的时候你可能只能使用手机,比如查看邮件,用移动办公App审批电子流,在工作会话组里发消息,设置工作日程等。在坐车、候机、坐飞机时如果时间段较长,就可以用笔记本电脑做一些复杂的工作,比如写计划书,做方案PPT,写出差汇报、工作总结等。如果是处于行走、开车、运动中,这个时候可以用蓝牙耳机打电话、听汇报等。
电影《实习生》
安妮海瑟薇在电影《实习生》中饰演的女创业者就是一个利用碎片化时间工作的典范。例如在司机开车送她上下班的时候,她会一边用车上的视讯电话跟人视频对话讨论工作上的事情,一边一个手机回复工作邮件,另一个手机又接听其它电话。
但是很多利用碎片化工作的人难免给人留下工作狂的印象,仿佛空闲时间都被工作塞满了。所以利用碎片化工作并不是为了时时刻刻工作,而是将省下的整块时间给到生活,从而更好的平衡工作和生活的关系。
番茄工作法:劳逸结合
这里还要提一下“番茄工作法”,这个方法主要讲的是集中精力工作25分钟就休息5分钟。
这个并不能单纯地认为是将工作时间碎片化,而是一种劳逸结合的工作方法,只是这个方法将25分钟看成一个整块的工作时间,在此时间内要求聚焦不能再碎片化。
连续的多个25分钟都要尽可能的处理同一个项目的事情,而不是一个25分钟处理事情A,下一个25分钟又处理事情B。所以本意上还是一种不要将整块时间碎片化的工作思路,因为手机上的各种推送、提醒实在太容易让人不专注。
如果你是一个有拖延症,不论做什么事总是没一会就要看看手机的人,那么可以先尝试集中精力短一点的时间,比如半个小时,然后再尝试一个更长的时间段避免被打扰和碎片化,并且在这个更长的时间段里处理同一个事务。
在利用碎片化工作之前要充分了解自己的工作并分析自己有哪些碎片化时间。利用碎片化时间处理合适的工作有助于提高工作效率,但是目的仍然是平衡工作和生活的关系,而不是把自己搞得特别忙。
所以你是在利用碎片化时间工作,还是将工作时间碎片化,这下应该清楚了吧?
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作者:文汇讲堂 微信公众号
被称为禁毁文学的诸如《金瓶梅》这样的书在明代为何能大行其道?《少年派的奇幻漂流》为何花大量时间去拍摄海上的奇幻场面?福楼拜的代表作《包法利夫人》中为何花十行去描述一顶帽子?从传统文学到现代文学,文学的时空观到底经历了怎样的演变?著名作家、清华大学人文学院教授格非(文汇讲堂第81-1文学季嘉宾)于1月10日在新清华学堂“人文清华”讲坛主讲“重返时间的河流”,探讨“文学时空观的演变及其意义”,给现场观众带来一场思想的盛宴。文学发生了大变革,场景独立是一种表现今天讨论的一个中心问题,是关于文学的时空关系。文学的时空观,不光是对文学创作,对于文学研究来讲,也是一个核心问题。福楼拜最有名的作品是《包法利夫人》,但大家翻开《包法利夫人》,就会在第二页看到奇怪的一段文字。作品刚开始写,就花了大约十行来描写主人公包法利戴的一顶奇怪的帽子。一般一个作家在小说里面写一个人物戴了一顶帽子,三言两语就可以。可是福楼拜写得极其复杂。而且事实上在福楼拜的草稿里面,他原来写这个帽子花了几页篇幅。这个在传统文学写作里面是犯规的,不允许的。但是问题是福楼拜这么做,到底有没有他的理由?在回答这个问题之前,我先举另一个例子。《少年派的奇幻漂流》是一部主题极其严肃乃至于非常残酷,甚至有点恐怖的一部作品,但李安做了非常巧妙的处理,他把这么一个残酷的、恐怖的主题藏起来,花了大量的时间去拍摄海上的奇幻场面,一个接一个,令人目不暇接。虽然很多观众看过之后并不知道这部片子讲了什么,但是没关系,只要欣赏这些画面就够了。这里也涉及到一个问题,就是在《少年派的奇幻漂流》这部电影当中,所有的场景,大量的海上的画面,和整个主题是剥离的,它单独具有价值。它本身就是我们审美的对象。回到福楼拜,也就是说,文学发生了非常大的变化。他为什么要花那么多的篇幅去写一顶帽子呢?因为福楼拜非常敏感的意识到,整个的欧洲文学,出现了一个新的变化,这个变化可简单描述为:场景独立。这样的事情,在18世纪以后,在世界文坛里面,一再发生。我归纳一下文学的大变革。文学中,特别是叙事文学中,有两个基本的构成要件,一个当然就是时间,另一个是空间。所谓的时间是指什么呢?任何一部小说,任何一部叙事文学作品,它都必须经历一个时间的长度量。也就是说,它必须有起始、发生、发展、高潮、结尾,要经历一个时间的跨度。然后作家通过时间的变化,来展现人物的命运。通过展现人物的命运,来表达他的某种道德判断,他对读者的劝告,他提供的意义——过去的文学都是如此。那么什么是空间呢?空间是在时间变化当中出现的另外的一些东西,比如说场景、画面、人物的装束、衣服、帽子、环境、肖像——所有这些东西——包括戏剧性的场面,所有的这些都在空间的范围里面。刚才讲李安的电影里那些奇幻的画面,福楼拜的帽子,都属于空间的范畴。毫无疑问,过去的文学,是时间和空间两个部分构成的,这两个部分是紧密的联系在一起的。传统文学中空间永远附属于时间福楼拜引领了文学史上一个巨大的变革,那么在福楼拜之前,文学到底是什么样的呢?在我看来,如果把时间比喻为一条河流的话,那么这个空间就是河流上的漂浮物,或者说河两岸的风景。这两个相映成趣,相得益彰。在传统的文学里面——空间永远是附属于时间的。空间不是没有意义,它的意义就是从属于时间的意义。也就是本雅明所说的,文学作品最后要告诫我们,要提供意义,要提供道德训诫,要对人对己有所指教。所以,这样一个依附关系在过去的传统文学里面,是特别特别清楚的。我从绘画的角度加以诠释,巴黎卢浮宫展览的达芬奇的画作《蒙娜丽莎》,世界各地的旅游者挤满了那个狭小的空间去一饱眼福,我也去过五六次,但没有一次能够挤到她的跟前。那么从《蒙娜丽莎》这样一个作品里面,我们到底看到了什么——有人说蒙娜丽莎的微笑特别神秘,说这个作品有非常大的价值,那么这个价值在什么地方?我看来,实际上在文艺复兴之前,欧洲的绘画在很大程度上都是为了体现一个上帝的天国的永恒的宁静、和谐。所以在那些画作中出现的人物肖像,河流、树木也不是真正的风景,它是画家脑子里的某种观念。但是到了达芬奇,情况发生了非常深刻的变化。达芬奇的画作里面的蒙娜丽莎露出了神秘的微笑,也就是说她露出了人的微笑。她变成了真正意义上的人,而不再是上帝的国度里面的一个道具,你们看她背后的风景,变成了真正的风景。我的武汉的朋友有时会说东湖比西湖要漂亮得多,但是西湖有一个东西是东湖没法取代的,就是它的人文底蕴——它与历史事件、历史故事的联络,你随便走到一个地方,你都能知道,这是白居易,这是苏东坡,这是苏小小,这是秋瑾,这是放鹤亭……充满了大量的典故。你到西湖里面,你可以穿越时空,和多少年来流淌下来的时间——你看不见的时间——发生联系。这是西湖最美的地方。所以中国人喜欢的是名胜,不是风景。现在很多地方出现了很多新的所谓的名胜,还是要不断的去给它讲故事,要赋予它历史感。回到文学,我认为中国人特别喜欢描写月亮,古典诗词里面,几乎可以说是无月不成诗。月亮在今天来看就是一个普通的物件,它是空间性的一个东西。但是这样一个空间性的东西,它不单单是一个普通的物象,它同时还是一个意象。就是说我们在看月亮的时候,会发现这个空间化的月亮当中,包含了时间的内容。张若虚的《春江花月夜》,“江畔何人初见月,江月何年初照人,人生代代无穷已,江月年年望相似”。这个月亮在那儿永远不变,你在看月亮的时候,你看回去一千年,因为一千年前的人也是这么看月亮的。通过一个小小的物象,可以把中国整个的文化史,几千年,串起来,这是中国文史里面特别是诗歌里面非常非常重要的一点。所以中国人特别喜欢典故,典故可以串联起时间当中的所有的碎片。你看到的月亮,月亮它不变,但是人是不行的,人几十年就没了。所以有一代又一代的人在看月亮,通过这个月亮把一个时空观构建起来。所以,时间中包含空间,空间中包含时间,它们水乳交融。通过月亮这样一个空间性的意象,可以看到时间的存在,这在中国古典诗词里面非常常见。文学发展至今,空间性慢慢取代时间性在过去,时空关系水乳交融,有时间有空间,空间的意义依附于时间的意义。但是到了十八世纪、十九世纪以后,空间性的东西开始急剧上升,加速繁殖,然后这个空间性就开始慢慢慢慢取代时间性,甚至压倒时间性。我以前年写过一本关于《金瓶梅》的书,写这本书的主要目的之一是为了了解为什么色情文学会在明代中期出现。明朝时候,像《灯草和尚》、《贪欢报》这样的一些称为毁禁文学的作品,它里面也有道德教训,也提供意义。但是人们在看这样一些作品的时候,不是为了阅读这些道德教训,也就是说,它是挂羊头卖狗肉。这样的阅读是一种商业的阅读,消费性的阅读,人们关注的是当中的具体情节——时空开始分离,空间性的概念凸显,然后不断的分离,成为独立的事件,这个在中国发生的时间要比在欧洲早两百年。用一句话来概括这个时空观的演变就是:在传统的文学里面,空间是时间化的,在今天的文学里面,相反,时间是空间化的,当然,空间最后碎片化了。今天不知道时间去了哪儿,看不见时间,人们眼前堆满了各种各样的空间,令人炫目。人们都是空间里面呈现的碎片化的俘虏。雷蒙 o威廉斯曾经说,过去的文学,提供意义,提供一个完美的结论,这个是它的天职。就像《一千零一夜》里面有非常丰富的空间细节,一个人要经历无数的苦难,最后有一个完美的结局。雷蒙 o威廉斯要告诉我们的一个意思是,在古希腊的悲剧里面,在传统文学里面,作家是需要提供一个完美的结局的,不管是悲剧还是喜剧。有些时候,这个冲突、紧张感到最后要消除,给我们一个非常完美的结果。但是今天的作家,没有能力提供这一切。威廉斯说“今天的作家,不仅不提供意义,不提供答案,美其名曰我要客观地表现社会,我没有答案,不提供任何东西,相反,作家把自己的痛苦和困惑也一股脑的推给我们”。我们本来就够痛苦了,读了他的书更痛苦。作者这么做其实不是他不想提供答案,不是不想提供意义。而是像福楼拜说的,这个世界发生了非常深刻的变化。社会变革特别是劳动分工导致文学变革空间的时间化变成了时间的空间化,到底是怎么回事?我认为最根本的原因在于社会本身发生了变化。因为文学从总体上来说是模仿这个社会,它是对社会的模仿,是一种反映。比如说上帝死了。上帝在的时候,有永恒的观念,它有意义,人死了之后有天国,有末日审判,所有这些东西规划的好好的。突然上帝不在了,永恒消失。永恒的消失出现的问题,构成了陀思妥耶夫斯基、托尔斯泰和福楼拜这些人一辈子的写作主题。当然还有更多原因,比如说科学的昌明,近代科学带来巨大的变化,呈现了太多空间。旅行变得太容易了,你可以随时经历无数个空间。过去一个学子从崇文门到清华大学来上学,临走之前与父母告别都会流眼泪,为什么?太远了。告别的时候好像这辈子都回不来了。你想想在今天,这个距离算什么?你早晨可以在香港吃饭,中午就到了北京了。所以在旅行当中你不经历时间变化,你经历的是空间。所以这样一种变化,跟近代科技的进步有非常大的关系,跟现代启蒙运动、跟现代性的发端,都有关系。当然还有一个很重要的关系,就是劳动分工。过去人们种地,看到一棵白菜,种子撒下去,然后看它慢慢长出苗来,慢慢长大,收回来。你会有一种本能的喜悦,为什么,你的这个白菜的成长过程是整体性的,你看得到你劳动的意义,这个意义就在眼前。一颗种子变成这么大一棵白菜,一个奇迹发生了。今天的劳动分工就麻烦了比如说在富士康的流水线上,工人们看到的就是一个个单个的零件,他看不到产品变成一个有意义的东西。就如卡夫卡当年写过的一篇很有名的小说《万里长城建造时》,写的是修长城的人他看不见长城的全貌,他看见的是砖头,一块块毫无意义的砖头,这是我们今天处境的隐喻,这就是碎片化。这个碎片化是劳动分工带来的,在某种意义上是这样。现在碎片化的空间,在以几何级数加速繁衍。当然空间的加速的繁殖,对我们来说还是有很多重要的意义,比如说科学确实有非常大的作用,让我们的生活更加便捷,我们一生中经历了无数的事情,这个是古人远远不敢想的,这构成了我们物质生活里面也是文化里面非常重要的部分,这个都没有话讲。但是它也造成了一些另外的后果。就是,恍惚中,我们都忘了时间。不可能忘掉时间,我们应重返时间的河流一些同学认为生活在这样一个空间化的碎片当中也挺好,上上班,看看手机,互相联络联络,看看电视电影,出去旅游,我们的生活那么丰富,我们就沉浸在这样一个空间化的东西里面,不要去管什么时间了。我认同他们的看法,疲劳的时候你读一读,玩一玩确实非常有趣,这是很正当的娱乐行为。但如果过度的沉湎于这样一个空间性的行为里面,忘掉了文学最根本的目的——要提供意义,而使文学变成一种简单的娱乐,像今天有个口号叫“娱乐至死”,这是很可怕的。如果你真的能把时间忘掉,固然挺好,问题就在于,我们忘记不掉。我们还是时间的动物,我们只不过是假装忘记了时间,时间一直在那儿,它从来不停留。以曹雪芹的《红楼梦》举例。《红楼梦》里面对时空问题的思考,非常的精彩。在《红楼梦》第二回,林黛玉的母亲去世了,在林黛玉家做西宾的也就是家庭教师的贾雨村因为学生不能上课,他无事可干,一个人到外面去散步,走着走着就来到了一个寺庙,这个寺旁写着一副对联:“身后有馀忘缩手,眼前无路想回头”,意思是:你的财富、名利,你所有的这些空间化的东西,已经多余了,死了都用不掉,可是你这个手,还是忘了缩回来。等到有一天,时间的大限突然来临,这个对联里面有一个时间的突然性,本来我在里面很好,没问题,突然这东西就来临了,眼前突然没了路,你想回头,来不及了。格非表示这个对联里面,最重要、最深刻的含义,包含在这个“忘”字当中。曹雪芹并没有说你们都是庸俗的人,都在名利当中,我已经解脱了。也许曹雪芹和我们一样,都生活在某种对空间性事物的迷恋当中,所以他说是“忘”缩手,忘记,这里面有一种中国文学里特别优秀的东西——悲悯,不是同情。同情是我比你高,我同情你,悲悯是我跟你一样,我也摆脱不了。贾雨村这么一个极其聪明的人,当然看得懂这句话,可是看到贾雨村在后面的作为,令人悲叹,也就是说,看懂了也没用。这是曹雪芹最厉害的地方。无论如何,这部作品会让我们产生非常重要的思考。最后做个概括总结:我们可以忘记时间,我们可以把时间抛到一边,但是时间从来不会放过我们。它不会忘记我们,所以红楼梦里面会说,“三春去后诸芳尽,各自须寻各自门”,说的很清楚。所以没有对时间的沉思,没有对意义的思考,所有的空间性的事物,不过是一堆绚丽的虚无,一堆绚丽的荒芜。如果我们不能够重新回到时间的河流当中去,我们过度地迷恋这些空间的碎片,我们每一个人也会成为这个河流中偶然性的风景,成为一个匆匆的过客。(整编:司俊飞)根据搜狐教育整理微信编辑|司俊飞关注请加微信号:wenhuijiangtang;或扫描下方二维码
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空间碎片怎么扫?
作者:焦建超,郑国宪,苏云
(北京空间机电研究所)
近几十年来,人类航天活动日益频繁,航天器发射数量不断增加,由此产生了大量的空间碎片,包括运载工具、失效载荷以及由空间物体碰撞产生的碎片等。空间碎片的相对运动约10km/s,能够对航天器造成多种形式的危害,如严重改变航天器的表面性能、运行姿态和轨道,甚至可导致载人航天器的严重损毁,威胁航天员的生命安全。
目前太空中已编目的大于10cm 的物体约2万个,主要为空间碎片;1~10cm的碎片超过50万个;小于1cm的碎片可能有几千万个。不同尺寸空间碎片对航天器有不同程度的威胁,通常,对于尺寸小于1cm的空间碎片,采用被动屏蔽防护结构为航天器提供保护;对于尺寸大于10cm的空间碎片,地基探测设备可以获得其轨道信息,航天器根据预警信息进行规避机动;对于尺寸1~10cm的空间碎片,数量庞大,并且目前地基探测设备不具备对其跟踪定轨的能力,是载人航天器的重要威胁。
目前我国地基设备还不具备探测10cm以下空间碎片的能力,而天基探测不存在地球大气的影响,可以近距离、高精度探测小尺寸空间碎片。天基探测是近年来空间碎片探测的发展趋势。根据公开报道的资料,美国、俄罗斯和加拿大等国已经开展了天基空间碎片探测的研究工作。随着我国载人航天的推进以及空间探测研究的迅速发展,对天基空间碎片探测系统的需求日益迫切。
1.服务于空间站平台的空间碎片探测与清除措施分析
天基空间碎片探测的主要技术手段包括光学探测和雷达探测两种方式,由于雷达探测系统能够对空间碎片进行精确定轨,“国际空间站”主要采用雷达对近距离范围空间碎片进行监视,以满足基本的空间碎片预报和规避需求,包括毫米波雷达和Ku频段雷达。毫米波雷达系统能够对“国际空间站”附近25km 范围内0.4~8cm 的空间碎片进行跟踪测量,观测范围俯仰方向为±15°,方位相为360°,为“国际空间站”提供冲撞警告,以及对空间碎片的数据库提供更新数据;Ku频段雷达最大探测距离为400km,能够探测在“国际空间站”轨道面上出现的2~10cm的空间碎片, 提前1~2个轨道得到准确的预报,为机动规避做决策和准备。但是,进行机动规避需要与地面通信,由地面分析后才能给出规避策略,雷达(受限于口径、功率)仍无法满足对于远距离空间碎片探测的需求。
高度400km轨道的空间碎片环境
根据对空间碎片危害的分析,1~10cm空间碎片能够造成航天器的损毁,并且数量庞大,空间站不可能频繁地进行规避机动。据统计,“国际空间站”平均每年进行规避飞行14次,每次规避飞行需要付出巨大的代价:动员大量的人力、物力加强监测和预警工作,航天员必须暂停工作和试验项目躲进对接的载人飞船内,并且空间站机动需要消耗大量的燃料。针对这一问题,美国进行了“激光扫帚”试验,主要目标是清除“国际空间站”轨道上对其构成威胁的尺寸为1~10cm的空间碎片。激光主动清除方法可快速处理对空间站构成威胁的碎片,减少对空间站正常运行的干扰,降低碰撞概率。但是该方法能源消耗大,探测范围小,探测距离短,无法长时间开机对空间站周围进行实时监测。
综上所述,对于空间站轨道面上1~10cm尺寸空间碎片的探测与清除,总结如下:1)采用雷达探测方式能够精确定轨,但是探测距离短,为空间站提供规避机动的时间有限;2)采用激光主动清除方法清理空间碎片时效性高,但是探测范围小、探测距离短,导致探测效率低,并且长时间开机会消耗大量能源;空间碎片的探测与清除都对全天时、远距离、大视场、低耗能的系统提出了需求,对比几种天基空间碎片探测手段,红外探测系统的特性满足上述应用需求。
红外探测系统具有以下优点:①探测距离远,红外探测系统的探测能力与目标距离的平方成反比,而雷达探测系统的探测能力与目标距离的4次方成反比;②全天时探测,红外探测系统可对地影区空间目标进行有效探测,可对空间站周围空间碎片进行实时监视;③低耗能,红外探测为被动探测方式,不需要空间平台提供大量的发射能量。因此,建立基于红外探测系统的空间碎片探测与清除体系,能满足我国空间站安全防护需求。
2.基于天基红外系统的空间碎片探测与清除体系的构建
空间碎片探测是一个复杂的体系,单个系统无法实现对空间站所处轨道面上所有空间碎片进行精确定轨、编目,尤其是要对危险目标及时进行激光主动清除,更是需要多个系统联合工作。依据我国空间站在轨运行安全以及对空间碎片安全防护的需求,在此提出基于天基红外系统的空间碎片探测与清除概念。
体系构成及功能
基于天基红外系统的空间碎片探测与清除体系利用空间站平台,联合红外探测系统、雷达定轨系统、激光清除系统、数据处理系统和通信系统,可实现对远距离空间碎片的探测与清除,为我国空间站提供空间碎片告警及安全防护服务。
(1)红外探测系统
该系统发挥其远距离探测的优势,可对大视场范围内远距离1~10cm尺寸空间碎片进行全天时的探测,实时为雷达定轨系统和激光清除系统提供空间碎片的初始轨道信息和开机触发信号,减小雷达系统和激光系统的准备时间,提高空间碎片探测与清除效率。
(2)雷达定轨系统
该系统具有精确定轨的优势,根据红外探测系统发出的引导信息,对给定方向的空间碎片进行探测,确定空间碎片的精确轨道,并进行高精度碰撞预报,为激光清除系统提供精确的空间碎片方向和位置信息,引导激光清除系统清除空间碎片。
(3)激光清除系统
该系统根据雷达定轨系统给出的空间碎片方向和位置信息,锁定空间碎片,发射激光清除空间碎片。
基于天基红外系统的空间碎片探测与清除体系
红外探测系统连续对空间站周围空域进行扫描,探测到视场范围内空间碎片后,对其进行初定轨,并进行轨道预报。确定其可能飞入空间站的安全警戒区域时,向空间站发出警告信号,并由空间站下传至地面站。同时,通知雷达定轨系统、激光清除系统开机,根据红外探测系统提供的空间碎片粗略位置信息,雷达定轨系统指向该位置并对这一空域进行搜索,发现目标后对其进行精确定轨,并确定该目标对空间站的威胁程度。威胁程度超过某一阈值时,触发激光器发射激光清除碎片,或将碎片推至其他轨道。
该体系具有以下特点:
1)探测距离远。通过采用红外探测系统为雷达定轨系统和激光清除系统提供引导信息,探测距离可提高到1000多千米,能够在远距离范围进行空间碎片探测。
2)探测视场大。通过安装一维指向机构,红外探测系统可在水平方向实现360°全方位的探测,扩大探测视场。
3)安全防护性能高。红外探测系统可在远距离探测到空间碎片目标,为空间站提供警告信息,雷达定轨系统可实现空间碎片的精确定轨,并由激光清除系统清除空间碎片,实现对空间站的安全防护。
4)时效性高。该体系由在轨数据处理系统处理各分系统的结果,并由决策系统做出决策,减少了对地面人员的依赖,大大缩短从发现到清除的时间,具有很高的时效性。
5)能源消耗低。采用被动红外探测系统为主动雷达定轨系统、激光清除系统提供开机触发信号和引导信号,减少雷达、激光系统开机时间,能够大大降低空间站的能源消耗。
3.空间碎片探测与清除体系的关键技术
基于天基红外系统的空间碎片探测与清除体系包括红外探测分系统、雷达分系统、激光分系统和数据处理分系统,实现对远距离空间碎片的探测与清除,需要重点解决以下几项关键技术。
(1)红外探测系统的空间碎片初定轨技术
实现三大系统联合对空间碎片进行探测与清除。首先需要红外探测系统为雷达定轨系统和激光清除系统提供引导信息,是空间碎片探测与清除的前提。红外探测系统在远距离、大视场范围内搜索空间碎片,对发现的空间碎片目标进行初定轨,为定轨和清除系统提供空间碎片的轨道信息并进行轨道预报。因此,首要问题是解决红外探测系统的空间碎片初定轨技术。
初轨确定一般基于非线性二体动力学模型采用近似或回归算法,通过迭代计算完成。通常,初定轨方法分为Laplace 型和Gauss型两类,而随着观测技术的提高,初轨确定已不局限于简单的三次测角数据进行初始轨道确定,充分利用大量的测量数据统计特性提高初定轨精度,如对测量进行中心平滑、利用多点测量的广义Laplace方法,以及采用M-估计的稳健迭代方法等。由于空间碎片的预警时间短,需要较高的初定轨精度。因此,需在现有初定轨技术基础上,研究新的初定轨方法,以提高红外系统的初定轨精度。
(2)空间站安全预警模型研究
为我国空间站提供安全预警服务,需对空间站开展安全预警模型研究。目前,国际上使用的判定碰撞交汇的方法有Box区域判定法和计算碰撞概率方法。其中Box区域判定法,通过在航天器周围定义警戒区域和规避区域,根据空间碎片的初始轨道信息和轨道预报信息,计算未来航天器与空间碎片之间的距离是否已经构成碰撞危险。但是Box区域判定法的引入考虑到了空间碎片定位和交汇预报的误差,因此会造成很多错误预警。
对于我国空间站的安全预警,应立足于我国空间站的具体情况,对我国空间站的安全特性及预警需求进行分析,研究基于空间碎片定位和交汇预报误差的碰撞概率,并结合传统Box区域判定法建立我国空间站安全预警模型。
(3)激光主动清除空间碎片技术研究
对于空间站,根据“国际空间站”的经验,采用被动屏蔽防护措施可以应对尺寸小于1cm空间碎片的撞击;预警-机动飞行可以躲避尺寸大于10cm空间碎片的撞击;而对于尺寸1~10cm的空间碎片,屏蔽措施难以进行防护,由于其数量庞大,频繁进行机动躲避将消耗大量资源。从世界各国研究进展来看,从密集运行的轨道中移除碎片的有效技术途径是激光推进(烧蚀)方法。
激光清除空间碎片根据清理效果可分为灼烧和推进,其中灼烧是利用强大的连续波激光照射碎片使其升华,实现碎片清理;推进时利用高能脉冲激光束照射碎片表面,为碎片提供一定的速度增量来降低近地点高度,达到缩短碎片轨道寿命的目的。美国进行了激光主动清除空间碎片的可行性研究工作,对于大多数低地球轨道空间碎片来说,改变其速度可以在一次过境时完成。该技术涉及到大功率激光器、激光与空间碎片作用机理研究以及激光烧蚀与推进等多项关键技术。目前我国大功率激光器技术得到了较大的发展,需在激光与空间碎片作用机理方面开展基础理论研究工作,为实现空间碎片激光清除系统奠定技术基础。
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