首页 / 地区 / 欧洲 / #SpaceWatchGL意见:空间流量管理–不要使问题过于复杂

#SpaceWatchGL意见:空间流量管理–不要使问题过于复杂

半人马座的达伦·麦克奈特博士

学分:ESA

在空间系统部署的空前增长和轨道碎片的增长期间团结起来。 [见尾注1] 在开发STM解决方案时,不要迷恋关于通用数据存储库和数据透明性的一系列法令;我们需要使用清晰,简单的英语。 STM的要求仅仅是避免冲突。

有两种类型的冲突必须最小化或消除。

(1)应防止终止正在运行的空间系统的任务的碰撞。这些碰撞既来自被分类的物体(在低地球轨道直径大于10厘米,LEO),也由于其体积小而无法归类(目前在任何公众可得的目录中),致死的不可追踪(LNT)轨道碎片均来自这些物体(介于1至1之间的物体直径10厘米)。重要的是要注意,与LNT的碰撞占LEO中任务终止碎片碰撞风险的95%以上。如果操作空间系统既具有避撞功能,又具有足够的提前期,可提供可操作的信息,则可以使用足以跟踪的大对象来避免发生碰撞。如果迫在眉睫的非常接近方法中涉及的两个对象都可操作且能够操纵,则此过程将变得稍微复杂一些。相反,现在只能通过防止大量废弃物体碰撞产生更多的LNT(这是必须避免的第二种碰撞)来管理LNT的碰撞风险。

(2)必须减少或消除两个大型非功能物体(例如,废弃的火箭弹或非运行有效载荷)之间的碰撞,因为它们可能会产生大量的分类碎片和LNT碎片,进而可能会终止运行空间系统的任务在影响。

因此,这些是需要避免的冲突类型。为了实现这些目标我们应该怎么做?

有效的STM应该(1)最小化避免碰撞操作的负担(即减少不必要的操作次数);(2)减少执行操作后发生碰撞的可能性;以及(3)消除以下可能性:会发生未预料到的碰撞。所有这些都是从更精确的合路数据开始的,该数据在与操作相关的时间范围内传达给双方(如果两个对象都是操作卫星)。该时间范围是用于机动的推进系统的类型/质量和合取数据的准确性的函数。

汇总更多数据并不能提高合取评估的效用;实际上,最终结果与所提供的最不准确的数据一样准确,因此更多的数据可能会使结果不那么准确,并且会减慢向操作员的交付速度。因此,目标应该是从状态向量测量(即,物体在空间中的位置和速度的初始描述)传播到与另一个物体的最接近时间(TCA),然后传达给两个操作员的实时可追溯性因此可以采取行动通过协作操作降低碰撞风险。

可以通过增强三个因素来提高任何连接的准确性:

(1)提高初始测量的质量(即量化并最小化不确定性),

(2)尽可能准确地向前传播状态向量(严格的数学轨道传播器的功能和完善的对象表征,如面积质量比,翻滚等),以及

(3)最小化传播时间(即,更频繁地进行质量测量;对于LEO,这只能通过拥有更多的地面雷达来完成)。

简单的数学事实是,更频繁地获取准确的数据(即,减少传播的时间)可以提高STM并优化碎片修复的优先级(即,确定用于主动碎片清除,ADR的最佳对象)。仅当直接改善合取预测的准确性并且不降低数据传递的及时性时,更多数据才更好。

真正需要做的是既要减小可以可靠检测到的物体的尺寸,又要增加支持这些测量的雷达数量。由美国政府和LeoLabs共同部署的S波段雷达可以检测到大多数LNT对象(即,低至约2厘米),因此这是获取更多相关数据的良好起点。但是,此外,仅全球雷达网络将减少所有LEO对象的传播时间(例如,从每天减少到不到一个小时),以显着提高结点精度。这些改进与基于Web的数据平台相结合,该平台将数据以他们所需的格式直接发送给操作员,从而减少了错误碰撞警告指令的数量,同时提高了误击距离的绝对准确性。

忘记了陈旧的主张,即所有数据都应民主化并提供给所有人。这是对物体空间目录进行分类的一种出色方法,该目录将提供给联合国的信息结合起来,对发射到太空中的物体进行登记;有关制造血统,任务和预期用途的开源信息;与业务活动有关的射频发射;地面观测提供的轨道要素可以创建一个丰富的数据库,该数据库可以作为全球公认的空间人口描述。该产品通过将不同的定性和定量数据划分为丰富的空间对象描述而受益于公共数据仓库,这些空间对象可用于研究,分析,政策制定等。

但是,对于STM,我们必须关注准确性和及时性。通过尝试创建“一刀切”的解决方案,不要使该过程过于复杂。相反,应鼓励全球的联合数据服务提供商为运营商量身定制联合数据传输,以最大程度地提高空间安全性。这些提供者应使用国际标准化组织(ISO)或类似实体制定的数据和交付标准。

它必须是应对国际挑战的国际解决方案。

STM很简单,但并不容易。虽然数据共享是实现STM的明显需求,但提高STM效用的最佳方法是资本密集型(即更好,更多雷达),这需要有远见的组织进行战略投资。


尾注1:应当指出,除了STM的进步外,还必须完善和振兴两个其他关键领域,以支持全球可靠,安全的太空运营: (1)空间系统和任务设计必须努力创造可运行的可靠空间系统和弹性架构。如果太空系统尽早出现故障,并且经常在执行任务时出现故障,则可以迅速取消对STM的改进。 (2)必须采取更严格的减缓碎片方针,并启动主动清除碎片任务,以最大程度地减少发生碎片的可能性最大的事件。两个巨大的遗弃物之间的碰撞有可能增加10,000至15,000个编目碎片(即几乎是现有人口的两倍)和150,000至200,000 LNT。

 

Darren McKnight博士;照片由作者提供

达伦·麦克奈特博士 目前是位于弗吉尼亚州尚蒂伊的Centauri的技术总监。他领导团队开发跨不同领域的解决方案:太空安全,全球太空技术的发展,对传染病暴发的预测意识以及轨道碎片。他是国际航天学会空间碎片委员会的活跃成员,也是国际航天联合会空间交通管理工作组的联合主席。他与人合着了五本书,从太空碎片和航天器的运作到足球教练和创新。达伦(Darren)发表了100多篇技术论文,并在19个国家/地区发表。

 

 

同时检查

太空咖啡馆WebTalk回顾:Doug Loverro关于重新思考不可避免的问题

在本周的SpaceCafèWebTalk中,美国维珍娜Loverro Consulting总裁Doug Loverro谈到了…