随着航天科技技术的发展,人类对太空资源开发的热情进一步高涨,越来越多的人造卫星被送入太空,造成目前外层空间相当拥挤。而大于厘米级的空间碎片就能把航天器击穿,对在轨航天器,尤其是载人航天器造成极大的威胁。因此,有必要充分了解在轨空间碎片的物理特性,对编目识别的空间碎片进行探测、预警分析。本文主要探索基于BRDF(双向反射分布函数)光谱的空间碎片表面材料分析。首先,在实验室环境下测量常见表面材料的BRDF光谱,分析可见光波段下的光谱形态;然后,对实测光谱数据进行分解,得到碎片表面材料的组成。在实验室下,利用氙灯作为光源,光纤光谱仪测量隔热聚酯薄膜(MLI)样片、OSR样片(光学太阳反射器)和太阳能电池样片的BRDF光谱。将反射光谱数据在550nm处归一化,分析材料在可见光波段(420nm-700nm)的反射光谱形态特征。并将实测的空间碎片光谱特征数据与实验室测得的常见空间材料的光谱特征数据进行对比,分别通过两者的相关性分析、约束的最小二乘法以及基于可变端元的线性光谱分解模型来分析空间碎片的表面材料组成,为空间碎片的识别提供基础数据。实验结果表明,隔热聚酯薄膜样片、OSR样片和太阳能电池样片的反射天顶角在漫反射条件下,虽然反射率会有所不同,但是在可见光波段光谱形态基本重合,因此在可见光波段对空间碎片进行光谱分解时,可用光谱形态进行对比分析。利用相关性、约束的最小二乘法以及基于可变端元的线性光谱分解模型对实测数据进行光谱分解时,都能得到组成空间碎片的材料,且基于可变端元的线性光谱分解模型比计算相关系数的光谱分解结果更接近原始光谱。