普渡大学 卡洛琳·弗勒和她的学生正在帮助根据卫星反射阳光的方式来识别太空中的卫星问题
学分:普渡大学照片/丽贝卡·麦克霍 一旦发射到太空，没有卫星是一成不变的
它有多少变化可能会被忽视——直到坏事发生
Carolin Frueh是坚持使用复杂技术的少数研究人员之一，这种技术可以根据卫星反射阳光的方式从几千英里外诊断问题
“当你开车时，你不能下车检查是否有东西掉下或损坏
但是你知道可能会有问题，”普渡大学航空航天学院的助理教授弗鲁说
“操作员可能会注意到卫星不稳定或充电不正常
例如，外部视角可以判断是因为什么东西断裂了，还是面板或天线没有正确定向
" 不诊断问题会增加失去或无法与卫星重新建立通信的可能性
当通讯中断时，卫星可能会变成碎片，在太空中停留数百年或无限期，除非被主动移除
这种“太空垃圾”对其他航天器构成了威胁
根据一项美国研究，大约有100，000个比一便士还大的碎片围绕地球运行
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战略指挥数据库
太空是一个真空，会立即给卫星施加压力
随着时间的推移，地球阴影的极寒和太阳的极热之间的不断转换也会造成损害
“当卫星在地面上的时候，你知道它的一切
但是这种结构改变了，因为要把卫星带上去，它的一部分需要折叠起来
一旦进入太空，你希望面板展开，稳定地朝向太阳，天线指向地球，”弗鲁说
“卫星存在的时间越长，你对它的了解就越少
" 除了到地球阴影的短暂过渡，卫星几乎总是被太阳照亮
卫星反射的光有助于揭示结构故障的解决方案
该方法要求使用地球上的望远镜来收集卫星或其一部分反射的光
因为卫星离我们很远，这些物体甚至在望远镜图像上也可能只是以白点的形式出现，类似于夜空中的星星
“点”的亮度随时间的变化被记录为光曲线
然后处理这些光曲线，并用于提取关于对象外观或旋转状态的信息
普渡大学教授卡罗林·弗勒是坚持使用复杂技术的少数研究人员之一，这种技术可以根据卫星反射阳光的方式，从数千英里之外诊断问题
学分:普渡大学视频/艾琳·伊斯特林 与雷达相比，光曲线可能是一种更便宜、更实用的识别卫星问题的方法
如果条件适宜，并且卫星处于低高度，雷达可以获得更详细的卫星图像，而光线曲线可以提供信息，无论卫星离地球表面有多远
光曲线也被动地依赖于阳光，而雷达主动地照亮一个物体使其可见
一个物体越复杂，就越难用光曲线来估计或求解物体的样子
结果也可以模棱两可；如果一个卫星组件看起来坏了，因为它给自己蒙上了阴影，会怎么样？ 用光曲线识别和表征人造物体在数学上非常复杂，以至于更多的研究人员使用这种技术来研究小行星
作为自然天体，小行星表面的物质不太多样，尖锐的边缘也较少，这使得数学计算有些简单
但是，即使光曲线的部分答案也能提供关于卫星的有价值的信息
2015年，弗勒赫的实验室用普渡光学地面站望远镜观察到了一个被简称为“WT1190F”的神秘物体
她和她的合作者从光线曲线和相关的模型中发现，这个物体几乎肯定是人造的，很可能是“史努比”的一部分，一个丢失的阿波罗10号登月舱
这项任务是1969年阿波罗11号登陆前的试运行的一部分，当时尼尔·阿姆斯特朗在月球上行走
一组天文学家证实，这些发现表明该物体来自史努比
像这样的成功表明，用光曲线来提高空间物体的辨识度可能是值得努力的
(这一发现甚至在维基百科的WT1190F词条中被引用
) “当我们能够80%确定地说出一个物体是什么时，这很重要，尽管要得到答案可能会非常困难
对于一个物体是什么，给出100个不同的答案可能没那么有帮助，但是更容易，所有的答案都有1%的概率
弗雷赫的实验室正在努力提高光曲线成功识别和表征简单和复杂空间物体的可能性
目标是在5到10年内，该技术不仅能够可靠地帮助卫星运营商，而且即使在没有关于该物体的信息或猜测的情况下，也能提供完整的形状和旋转模型
这些模型将更清楚地显示不同的表面材料和卫星的尖锐边缘，使它们更容易识别
在空军科学研究办公室的资助下，弗鲁正在开发利用光曲线的方法，在没有卫星运营商信息的情况下，增加对人造物体的了解
光曲线提供的关于卫星的信息也可以改善未来卫星的设计
弗雷赫的实验室已经确定了围绕地球运行的物体，这些物体似乎是随着时间推移而剥落的卫星金箔
这些碎片会危险地制造出难以追踪的微小物体
“整个想法是提高空间态势感知，”弗鲁说
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