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#SpaceWatchGL访谈:德克萨斯大学的Moriba Jah博士

轨道碎片:学分:麻省理工学院

SSA或太空态势感知无疑是航天工业面临的最紧迫的挑战之一。随着轨道变得越来越拥挤,以及成千上万的小型人造卫星群正在升空或在不久的将来被预期,需要采取果断措施来管理这么多物体可能构成的风险。航天工业信息港’董事长John B. Sheldon博士很幸运地与德克萨斯大学的Moriba Jah博士和太空态势感知领域的先驱坐下来讨论’当前方法以及如何解决这一日益严重的问题是错误的。 

什么’您认为当前完成太空态势感知的方式是错误的,这导致缺乏例如物体的精确位置方面的透明度和清晰度?

首先,我将宽松地定义SSA为太空决策所需的知识。这本身是非常主观的,因为不同的人会做出不同类型的决策。因此,我认为主要问题之一是这些类型的决策缺乏标准化,以及对这些决策的类型缺乏共识。这是因为每个人都有自己的主观标准。我们不’t have a 通用语 关于SSA。
我认为,第二个问题是人们不了解他们可能提供的信息的后果。有人可能会非常想做,但是在那里’许多偏执狂认为,过多透露信息可能会对他们的业务模式产生负面影响,这也可能影响他们在每个人都不知道其思维过程的每个细节的情况下表现自己想要在太空中行为的能力。
回到了使事物在空间中100%可预测的想法。即使人们从安全角度来看也很喜欢,’不想从“运营概念”的角度来看。问题是,你如何在没有别人的情况下得到一个而别人仍然不知道’不知道如何弥合差距。
因此,在需要制定的决策类型方面缺乏标准化, 通用语。然后,有一个未知的要素,就是想要安全,但同时又不想向其他人透露所有业务计划,这可能使他们能够预测关于“运营概念”(即专有或私有)的每一步。 “竞争性”信息。医学界已经在保护客户匿名的同时解决了许多此类问题,同时能够进行有意义的数据科学。我认为,我们需要研究该模型。

关于问题的第二部分,就商业和政府运营商如何在太空中做事而言,文化变革可能需要做些什么?

例如,让我们看一下所谓的超级星座。有些人非常不愿意发布有关其推进器和特定航天器模型的确切信息。作为研究太空中物体​​运动的人,我想了解所有这些物体,以便对它们的行为进行建模和预测。但是,相反,如果卫星运营商说给我一个他们将飞行卫星的参考路径,他们不必告诉我他们将如何飞行这些路径,而是它们会偏离该路径正负50米在任何给定时间。这样一来,他们就可以保留所有这些专有信息,并且使我能够进行安全计划。我认为,如果人们只是进入一个房间并同意某些职权范围,那么就有办法解决这些问题。选择参考轨道,然后将其飞行到规定的精度,然后完成它!制定联合或社区范围的协议,针对每个人在给定的预期交往后将要做什么。

因此,这不仅适用于像StarX和LeoSAT这样的SpaceX公司。但是,例如,这是否适用于美国政府,美军,俄罗斯军人和中国人?

这是60颗卫星的踪迹; 太空X的一部分’的Starlink星座。该图像代表了当前有关空间态势感知和巨型星座增长的热门辩论之一。图片是马可·朗布罗克(Marco Langbroek)于2019年5月24日在荷兰世界标准时间22:55拍摄的

绝对。这里’就是这个,这就是我’告诉了不同的国防部。就像最初使用GPS一样,您也可以选择使用。通过抖动“信号”,您可以给出参考轨迹以及您选择的任何正负值’不一定要基于您的实际能力。您知道,可以使该误差线稍大一些。也许您有一个可以获取米级知识的传感器。但是那’不一定要为计划提供什么。从本质上讲,提供具有所谓认知不确定性(基于系统效果)的轨迹,而不是提供具有不确定性不确定性(基于随机性)的轨迹。概率不能描述所有不确定性,只能描述随机性。让我们开始让人们更加习惯这个事实。

好吧,那么真的,然后’并不是真正的文化问题。虽然它’部分原因是,这成为与问题集第一部分有关的问题,即通用语言,以及一套更不列塔尼,定义更为严格的标准,所有操作员都必须遵守这些标准才能获得该级别的安全性,如果您愿意的话,我们将获得一定程度的透明度’重新寻找以便使这项工作。

是。再举一个例子,OneWeb走近我,提出了一个事实,那就是其他星座将处于相似的高度,如果它们在安全和风险方面的立场与OneWeb完全不同,该怎么办。从理论上讲,OneWeb可以将所有燃料消耗都用在其他人身上’的方式。因此,即使不同程度的风险承受能力也会影响SSA。再说一遍’在这些事情上也没有达成共识。

好的,那可能会成为监管问题。

那’s right.

什么 are the real risks with these mega-constellations? Obviously, there’是一个商业机会,但是’这不是一个无风险的主张。

学分:ESA

我认为,我所举的例子之一’之前给出的是空中交通的概念,以及空中交通如何变得更加密集,因为我们在该领域具有更高的准确性和精度。关于太空中发生的事情的所有决策也基于某种程度的不确定性(精度),因为我们不’不知道真相。当有’很大的不确定性’做出决定非常困难。
想象一下,如果高速公路上有许多车辆–人们喜欢在高速公路上快速开车–但是突然之间,您从晴天转为浓雾。怎么了?人们发生事故,不是因为交通发生了任何变化,也不是因为汽车数量发生了变化。但这只是道路的不确定性以及与每辆车有关的其他事物的位置。引入不确定性会使人们感到恐慌,并做出可能导致不良结果的决策。对我来说,这在空间上非常相似。那里’就什么而言只是一团歧义’s up there, where it’s going, how it’行为,并渗透到决策过程中……我们的预测能力受到严重阻碍!如果太空真的是透明且可预测的,即使就主要星座而言,我们可能会说:’如此之大的空间,我们应该在天空中堆满物体。”但是因为我们有所有的歧义, 轨道信息熵就像我所说的那样’真正阻止明智决策的东西。
对我来说,星座管理的最大风险是对环境的了解(认知上的巨大不确定性),而这种缺乏 通用语。风险较小,物理性更高,统计性更高。它’需要对轨道空间的这种认识上的不确定性进行适当的管理。

好的。而且,当然,您和您的团队对此有解决方案?

我们有想法,对。

你有主意吗?好的。

是的,我们有一些需要实施的想法。它们需要进行严格,全面的测试。我没有解决办法。我有需要测试的想法。

好的。这是您实验室的工作吗?

阿斯特里亚屏幕截图

是。在德克萨斯大学奥斯汀分校,我们有一个名为 阿斯特里亚 它有几个组成部分。其中之一是完全计算的。我们拥有全球之一的德克萨斯高级计算中心(TACC)’最大的高性能计算平台。我们有一个图形数据库(ASTRIAGraph),’重新开展与太空有关的信息的众包。我们试图将所有这些不同的信息资源汇集在一起​​,并将它们组合成一个共同的框架,这是军事类型的“共同行动图景”。然后,当您访问网站时,’一个至少查询数据库中轨道位置并将其显示给用户的应用程序。
实际上,我们有一个API’ve developed, and we’允许人们在TACC上获得帐户。我们可以授予他们与图数据库本身进行交互的API权限,因为我们希望人们可以输入信息并进行查询以从图中获取信息。有趣的是,没有东西会被覆盖。所以我们的图就像宇宙中的熵’总是在增加。无论信息来源如何,我们都不会’不一定要限制准确性或任何这些东西。我们只是说,嘿,我们’重新获得信息,这里是所有这些意见。
We’再来看政策的一面。我们在奥斯汀的德克萨斯大学拥有罗伯特·斯特劳斯国际安全和法律中心’已被指定为太空安全与安全计划的负责人。我们将于2月底在奥斯汀的联合国COPUOS STC年底举行年度太空交通管理会议,以将政策型和科学型人士聚集在一起。
我们有几件事’重新尝试做。那里’这是一个软科学的政策难题’至关重要。没有律师,政策制定者,甚至没有地理位置,我们就无法解决这个问题。你知道,人们说过’在太空中没有地理因素。我说太空中有地理– you just don’不知道如何寻找它。有地理标志。
这些都是我们要做的’在德克萨斯大学奥斯汀分校做。

在政策方面,您或您的团队的野心是您可能会引发对《外层空间条约》或某些其他国际文书的某种修正,这些修正至少可以帮助提供一些参数,例如,国家立法者可以在其中开始在通用监管框架方面实现这种通用语言?

绝对。仅在今天早上,我就收到了美国国务院的一封电子邮件,内容是关于外空委下一个工作组的提案的,该提案旨在研究以共识方式通过的21项准则的实施情况。例如,我知道有一些在外空委拥有观察员身份的组织,例如国际空间法研究所,例如ISO,我属于其中一些组织。
我在夏威夷生活中学到的一件事是,您需要成为社区的一份子(与aina一起工作),否则您不愿意’做到。因此,我在太空界的工作就是参与其中。我有一部分学生和研究人员。我们需要参与以开始塑造这些东西。我想介绍的一件事是循证决策–提供真实证据来支持有效的政策。

顺便说一句,恭喜您对太空可持续发展等级的评价’您能否在很大程度上告诉我们有关该计划的更多信息,以及您希望从中得到什么?

这是一个非常愉快的活动。
为了鼓励人们在太空中表现良好,世界经济论坛于5月初宣布,麻省理工学院(MIT)媒体实验室的一个小组和欧洲航天局的一个小组将共同研究空间可持续性等级(SSR) ),作为衡量单个卫星或系统遵循准则以确保空间可持续性的指标。德克萨斯大学奥斯汀分校将提供SSR的技术和太空法/政策考虑因素,我们将作为一个有凝聚力的团队一起工作。
那里’最近在维也纳召开的一次会议上,该会议基本上试图将更多的社区带入SSR的想法。 SSR将会非常像餐馆和酒店的评级,它试图激励运营商和发射者可以采取的行为,以提高可持续性。
我告诉人们我们不’不想制定规则。它’我们的工作是处理社区当前已接受或接受的事物,并尝试在评级范围内实施。
我们需要确定这些指南中的哪些是可以通过什么手段衡量的。它必须是可独立验证的,因为评级不会是一成不变的事情。它们将根据操作员的行为从一周到下一周更改。我们需要能够监视活动,然后可以根据证据对评级进行调整。同样,基础是测量。您不知道自己没有测量什么!但是,以社区已经被接受为前提,因为我们相信这些都是共识,因此可以带来可持续性。诸如SpaceX和OneWeb之类的公司表示,他们没有’相信这些准则已经足够好,应该有更严格的规则和约束。我对这些人说,我不’与您不同意,但需要得到社区的认可。社区需要说:“是的,我们同意。”因此,我认为像联合国这样的工具是很好的机制。这需要时间,但是这些机制使我们能够从所有人那里“买进”,因为评级仅与实际实施和使用它的社区一样有用。人们需要看到对他们有什么好处。

最后一个问题。我们’我们已经讨论过ASTRIA和您的新实验室以及它们的内容’在做,但是根据您的研究,您未来的计划是什么’re doing? Where’您目前的研究是否在引领您,在可预见的未来,您感兴趣的是什么?

屏幕截图ASTRIA

即使我’我心中的工程师,这意味着我’在解决问题方面,我有一个方面’非常是一位科学家,并且致力于发展知识库。那里’s just so much that’s unknown about what’在太空中前进。那里’关于空间环境对空间物体行为的影响和影响,还有许多尚不清楚的地方。
这里’的东西。人们不断谈论想要知道太空中的正常行为。从物理学的角度来看,我们还远远不知道这一点。在基于尺寸,形状,材料特性的理解上,仍然存在很大的科学空白。就像海洋中的一块塑料,并能够预测’会去,以及如何’会表现的。太空在许多方面都更具挑战性,因此相当于在海洋中追踪塑料。
我希望能够拥有全球空间环境模型,以便让我跟踪太空中的垃圾碎片,也许在那里’可以从中受益。但是我要说的是,更具挑战性的事情是研究如何利用语义信息来补充基于物理的信息。就像雷达和望远镜是空间中物理物体的传感器一样,自然语言处理也是语义物体的传感器。那里’带有推文的全部语义信息,带有您自己的杂志和活动的《太空新闻》报道。
I’d喜欢使用自然语言处理来感知那里的相关信息,并将其与物理学相结合,以便更好地理解’在太空中前进。即使涉及21个联合国外空委长期可持续发展准则,根据文化的不同,实施这些准则也有所不同。伊斯兰教法对该准则的解释是什么?犹太人会在安息日操纵卫星吗?事情在那里’在全球范围内没有标准的实现。文化的镜头是我的另一件事’我试图进行研究,因为所有这些都需要计算。我们可以’实际中,人类要在房间里试图管理所有这些信息。您必须将软科学部分纳入计算框架。因此,我可以用算法代表一位天文学家。如何用算法代表政治科学家?我不知道’不知道。对我来说,这似乎很艰难。这些是我面临的主要挑战’我正在考虑尝试在短期内解决并找到解决方法。

莫里巴贾 是德克萨斯大学奥斯汀分校奥登分校工程与科学学院的一个团队,是航空工程与工程力学的副教授以及计算宇航科学与技术(CAST)的主任。在此之前,莫里巴曾通过空军研究实验室和美国国家航空航天局的喷气推进实验室来到UT奥斯丁,在那里他担任过几次火星飞行任务的航天器导航员。
莫里巴是多个组织的会员:TED,美国航空航天学会(AIAA),美国宇航学会(AAS),国际空间安全促进协会(IAASS),皇家天文学会(RAS)和空军研究实验室(AFRL)。他曾担任美国代表团外层空间(IUN-COPUOS)的联合国委员会在和平利用,是国际宇航科学院(IAA)的当选院士,并在国会作证时对他的工作有关 SSA 和太空交通管理。他是《爱思唯尔太空研究》杂志的副主编,并在多个委员会任职:IAA空间碎片,AIAA天体动力学,IAF天体动力学和IAF空间安全。

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