随着航天活动的日益增加,空间碎片也越来越多,对这些碎片的防护和预测越来越受到人们的重视,所以对未知的空间碎片进行编目和识别显得尤为重要。在过去的十几年间,光谱观测技术正越来越多的被运用到对各种空间目标材料组成的反演、分析和识别。在研究过程中,目标反射光谱出现“红化效应”,影响到利用目标反射光谱与实验室材料光谱在材料特征和形态上的对比和识别。因此,有必要对空间目标光谱的红化效应形成原因做出探究和理解。本文总结国内外研究现状可知:红化效应的形成原因涉及观测过程中的相位角度、目标姿态以及在轨空间环境的影响。空间环境是造成红化效应的重要因素,其会使航天器暴露在外的材料表面理化特性和表面粗糙度发生变化,二者共同影响材料光谱反射特性。本文采取实验数据和计算机仿真计算相结合的方式,重点探究材料粗糙度变化对卫星光谱红化效应的影响。首先结合相关实验数据,建立了材料不同粗糙度状态的光谱BRDF模型;然后对这个卫星目标反射光谱进行了仿真计算。本文对三种卫星常用材料的半球光谱反射率进行了试验测量,并根据菲涅尔方程对材料的折射率进行了反演,作为求解材料菲涅尔反射率的依据。根据文献实验数据,对空间环境下材料表面粗糙度变化做出合理取值,以模拟空间环境对材料粗糙度的影响。利用Davies BRDF模型建立起对不同粗糙度材料光谱散射特性的理论模型,对三种常见卫星材料不同粗糙度状态时的光谱散射特性进行了仿真分析。仿真结果表明:随着材料粗糙度的增大,其光谱散射的范围会增大,镜面反射光谱强度会逐渐下降;不同粗糙度时材料反射光谱形态也有所不同。之后根据卫星表面主要材料的光谱散射仿真数据,考虑了相关轨道以及观测条件的影响,仿真计算了卫星表面材料在不同粗糙度状态时整个卫星反射光谱信号。仿真结果表明:随着卫星表面材料粗糙度的增加,卫星反射光谱强度整体有所下降,归一化后其卫星反射光谱在600nm以后随波长增加而呈现上升趋势。表明了空间环境中外露材料表面粗糙度变化是卫星产生“红化效应”的原因之一。同时又仿真计算了相同卫星表面材料状态时,不同观测时间下卫星反射光谱信号,对比说明了不同观测时间对卫星光谱形态影响关系,帮助我们更好的理解卫星观测相位角的变化对卫星光谱反射光谱的影响。通过建立材料光谱散射模型和相关仿真计算,有助于更好地理解空间环境下材料表面粗糙度变化对卫星光谱“红化效应”的影响。为研究空间环境中表面材料老化对反射光谱的影响,以及反演卫星表面材料老化提供参考和支持。