学生,新闻学 摘要 数以千计的人造碎片,即所谓的太空垃圾,以几公里的速度绕着地球旋转。尽管这些粒子中的绝大多数是中国、俄罗斯和美国的错,但它们仍然对地球轨道上的任何物体构成威胁。航天器已经变得极易受到垃圾的攻击,这可能会阻止它们在未来实现其计划的轨道。一些碎片太大,无法保护卫星,但又太小而无法检测到。为应对全球轨道碎片增长问题,人们已经采取了更多措施。特别是,普遍认可的碎片最小化标准禁止向地球轨道添加新的粒子。此外,轨道垃圾科学家一致认为,缓解措施不足以限制轨道上的碎片数量。为了确保即将执行的任务的安全,还需要开发和执行主动清除地球轨道垃圾的系统。考虑到太空垃圾的原因和起源、结构和影响以及实施计划,可以保护高空大气生态免受轨道碎片的影响。此外,由于 50 多年来用于调查、观察和防御的太空旅行,上层轨道上方的区域被轨道垃圾严重污染。九年来导弹发射的总数为这已成为将卫星置于正确轨道以及确保其在任务期间安全的问题。太空垃圾,也称为轨道碎片,包括火箭喷嘴弹、绝缘覆盖物和被毁航天器的碎片。根据任务的不同,这些卫星被放置在不同的轨道上。它们主要发射到 LEO(低地球轨道),即以地球为中心的直径为公里的轨道。其他卫星被放置在 300 万公里高空的高地球轨道上,有些甚至被放置在 GEO(地球静止轨道)上。自太空时代开始以来,大约有 7000 艘航天器被发射,将有效载荷运送到以每秒几公里的速度旋转的一系列地球轨道上。此外,LEO 拥有这些货物的一半以上。它们的尺寸估计在几毫米到几米之间,其中欧洲的 Envisat 是最大的。需要积极清除空间垃圾,因为风险正在迅速上升,是所有航天国家的主要担忧。相距仅一毫米且高速移动的碎片也对正在进行和即将进行的太空任务构成重大威胁。因此,这项研究的作者研究了太空垃圾带来的危险以及科学家和太空组织建议的一些清除方法。简介 太空:一个值得探索的秘密地方。全新、干净、未受破坏。但它有多完整?您向太空发送了多少颗卫星和探测器?我们在那里留下了多少东西?第一个记录在案的太空人造物体实际上不是众所周知的 Sputnik 1,而是将卫星送入轨道的火箭机身。自太空探索初期以来,太空垃圾就一直存在。有
简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i TX01:推进系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 TX02:飞行计算和航空电子设备. . . . . . . . . . . . . . . . . 15 TX03:航空航天动力和储能. . . . . . . . . . . . 27 TX04:机器人系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 TX05:通信、导航和轨道碎片跟踪和特性系统. . . . . . . . 51 TX06:人类健康、生命支持和居住系统. . . . . . . . . . . . 65 TX07:探索目的地系统. . . . . . . . . 83 TX08:传感器和仪器. . . . . . . . . . . 95 TX09:进入、下降和着陆. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 TX10:自主系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 TX11:软件、建模、仿真和信息处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 TX12:材料、结构、机械系统和制造. . . . . . . . . . . . . . . 149 TX13:地面、测试和表面系统. . . . . . . . . . . . . 163 TX14:热管理系统. . . . . . . . . . . ...
中国在外层空间日益活跃是这些挑战的核心。在过去几十年中,中国迅速扩大了其在民用和军事领域的外层空间存在。鉴于中国未来在太空领域发挥的作用越来越大,美国需要制定一项战略来阻止中国日益增强的反卫星能力,同时找到与中国合作解决可持续性和安全问题的方法,如轨道碎片、空间交通管理和巨型卫星星座的崛起。这一战略的要素应包括:增强威慑力并提高对中国反卫星威胁的抵御能力;重振中美太空安全问题双边对话;继续中美民用和军事合作。
• 建议在我们的规则第 25.103 节中对 ISAM 空间站进行定义,并提出一条新规则第 25.126 节,以建立 ISAM 空间站许可框架 • 建议通过我们现有的规则和流程对 ISAM 空间站进行许可,包括允许 ISAM 空间站的运营商选择通过现有的第 25 部分许可程序或我们规则第 25.122 或 25.123 节中针对小型卫星和小型航天器的简化程序进行申请 • 建议将 ISAM 空间站从委员会对非地球静止轨道空间站的处理轮次规则和对地球静止轨道空间站的先到先得流程中豁免,前提是 ISAM 申请人提交证明和叙述性描述,证明其操作将与所申请频段的现有操作兼容,并且不会对未来使用造成实质性限制 • 建议要求 ISAM 申请人提供任何 FCC 相关申请或拨款的 ICFS 文件编号或呼号,或提供任何相关 ITU 备案清单和联合国注册信息未获得美国许可或市场准入的空间站 • 建议要求 ISAM 空间站的运营商(包括进行碎片修复的空间站运营商)遵守委员会现有的轨道碎片减缓规则,并建议逐案审查 ISAM 空间站的轨道碎片减缓计划 • 建议逐案审查 ISAM 运营商的频率使用申请,与我们审查小型卫星和小型航天器频率使用申请的流程一致 • 建议为 ISAM 空间站许可证持有者或市场准入受让人提供一年的宽限期,以满足委员会的里程碑要求,否则提交保证金,这与小型卫星和小型航天器规则一致
自 1957 年首次轨道发射以来,地球轨道上的人造物体数量一直在增长。近距离接近和碰撞风险相应增加 [1, 2],可能导致关键的空间服务中断 [3]。轨道碎片数量模型表明碰撞风险可能会进一步增加 [4, 5, 6, 7, 8];其中一些研究表明,即使在没有新的太空交通的情况下,轨道碎片缓解措施可能也不足,可能需要采取碎片清除补救措施。因此,需要采取缓解措施,以最大限度地减少轨道碎片,并确保未来可以安全进入太空。航天工业利益相关者非常清楚这些挑战,并已取得应对这些挑战的关键里程碑。 2002 年,跨机构空间碎片协调委员会(IADC)制定了一套国际空间碎片减缓指南[ 9 ],旨在短期内限制环境中碎片的产生(通常通过与航天器设计和运行有关的措施)和长期内限制碎片数量的增长(将任务结束后在低地球轨道(LEO)区域停留的时间限制在 25 年内)。2007 年,IADC 更新了这些空间碎片减缓指南,即第一修订版[ 10 ]。IADC 还发表了一份关于计划中的大型 LEO 星座的问题和担忧的声明[ 11 ]。联合国和平利用外层空间委员会(COPUOS)在很大程度上借鉴了 IADC 最初的一套轨道碎片减缓指南,制定了自己的简化版共识空间碎片减缓指南[ 12 ]。联合国大会在其第 62/217 号决议中认可了这些指导方针。国际标准化组织 (ISO) 制定了有关空间碎片减缓的国际标准。ISO 的最高级别空间碎片减缓标准是 ISO-24113“空间系统 - 空间碎片减缓”[13]。该标准及其衍生标准[14、15、16、17、18、19、20],融合了 IADC 和联合国的指导方针以及商业最佳实践和预期行为规范。空间数据系统咨询委员会 (CCSDS) 由世界各大空间机构组成,负责制定航天通信和数据系统标准。通过制定、发布和免费分发国际标准 [21],CCSDS 致力于增强政府和商业的互操作性和交叉支持,同时降低风险、开发时间和项目成本。 CCSDS 的轨道、姿态、会合、再入和事件数据交换国际标准与交换太空数据以促进飞行安全特别相关。一些航天国家已经为本国的航天运营商建立了许可制度或国家监管框架。一般来说,此类国家法规是联合国、IADC 和/或 ISO-24113 的结合,它们通常指常见的缓解措施 [22]。在制定上述指导方针和标准时,并没有预见到增加太空人口的计划,包括更多的立方体卫星和其他小型卫星,以及新的大型卫星星座。这些新计划中的航天器和
自 1957 年首次轨道发射以来,地球轨道上的人造物体数量一直在增长。近距离接近和碰撞风险相应增加,从而导致活跃空间物体受到碰撞 [ 1, 2 ],这可能导致关键空间服务中断 [ 3 ]。轨道碎片数量建模表明碰撞风险可能进一步增加 [ 4, 5, 6, 7, 8 ];其中一些研究表明,即使在没有新的太空交通的情况下,轨道碎片缓解措施也可能不足,可能需要采取碎片清除补救措施。因此,需要采取缓解措施,以尽量减少轨道碎片,并在未来保证安全进入太空。航天工业利益相关者意识到了这些挑战,并已取得解决这些挑战的关键里程碑。2002 年,机构间空间碎片协调委员会 (IADC) 制定了一套国际空间碎片减缓指南 [ 9 ],旨在通过通常与航天器设计和运行相关的措施,在短期内限制环境中碎片的产生,并通过将任务结束后在低地球轨道 (LEO) 区域停留的时间限制在 25 年内,限制碎片数量的长期增长。IADC 于 2007 年更新了这些空间碎片减缓指南,分别为修订版 1 [ 10 ]、2020 年(修订版 2)(未找到在线内容)和 2021 年(修订版 3)[ 11 ]。IADC 还就与计划中的大型 LEO 星座相关的问题和担忧发表了一份声明 [ 12 ]。联合国和平利用外层空间委员会 (COPUOS) 在很大程度上借鉴了 IADC 最初的一套轨道碎片减缓指南,制定了自己的一套简化的共识空间碎片减缓指南 [ 13 ]。联合国大会在其第 62/217 号决议中批准了这些准则。国际标准化组织 (ISO) 制定了解决空间碎片减缓问题的国际标准。ISO 的顶级空间碎片减缓标准是 ISO-24113,“空间系统 - 空间碎片减缓” [ 14 ]。该标准及其衍生标准包括 [15、16、17、18、19],融合了 IADC 和联合国指南以及商业最佳实践和预期行为规范。空间数据系统咨询委员会 (CCSDS) 由世界各主要航天机构组成,负责制定航天通信和数据系统标准。一些航天国家已经为本国的航天运营商建立了许可制度或国家监管框架。CCSDS 致力于通过制定、发布和免费分发国际标准 [ 20 ],增强政府和商业的互操作性和交叉支持,同时降低风险、开发时间和项目成本。CCSDS 用于交换轨道、姿态、会合、再入和事件数据的国际标准与交换空间数据以促进飞行安全特别相关。一般而言,此类国家法规反映了联合国、IADC 和/或 ISO-24113 的结合,它们通常指常见的缓解措施 [ 21 ]。在上述情况下,我们并没有设想通过更多的立方体卫星和其他小型卫星以及新的大型卫星星座来增加我们的太空人口的计划
将 3 万到 50 万颗卫星发射到低地球轨道甚至不需要进行环境审查,这有悖于常识。美国政府问责局发现,联邦通信委员会并没有文件证明其将巨型星座排除在环境审查之外。联邦通信委员会应立即与学术界、环境保护署、美国国家航空航天局和其他联邦机构的专家合作,启动全面审查程序。审查必须结合其他国际上提议的星座,全面考虑拟议的巨型星座的影响,而不是逐一进行。还需要考虑对太空环境的影响,例如轨道碎片,以及对大气、天文学、气候、航空和地表的影响。审查需要与国际电信联盟等国际机构和研究人员协调进行。
2020 年对于快速发展的商业航天业来说是令人兴奋的一年。其中包括两次将总共六名宇航员运送到国际空间站的任务,以及将卫星发射火箭助推器通过降落伞辅助溅落到海洋中返回地球。由于安全是首要考虑的问题,政策发展包括更新联邦通信委员会的轨道碎片缓解规则、联邦航空管理局简化商业太空运输发射和再入许可要求的规则,以及国家行政学院发布国会指导的报告,该报告重申商务部的空间商务办公室是最适合执行空间交通管理任务的民用机构。
12 月 13 日,在美国陆军驻军夸贾林环礁总部举行的签字仪式上,太空与导弹系统中心的“太空篱笆”项目办公室代表 SMC 的太空项目执行官正式接受了“太空篱笆”。“太空篱笆”项目经理 Elaine Doyle 批准了材料检验和接收报告(也称为国防部 250 号表格),代表美国政府接受了该系统。出席签字仪式的还有 USAG-KA 指挥官、美国陆军上校 Jeremy Bartel、“太空篱笆”总工程师 Kevin Kelly、洛克希德马丁项目经理 Bob Condren 和洛克希德马丁夸贾林基地经理 Michael Proudfoot。“太空篱笆”系统是一种先进的地面雷达,旨在探测、跟踪和识别卫星及轨道碎片。太空篱笆,指定为 AN/FSY-3,是一套以先进地面 S 波段监视雷达为网络中心的系统,可以探测、跟踪和识别卫星及轨道碎片。从夸贾林的雷达传感器站,太空篱笆将利用其灵活性、覆盖范围和灵敏度来监视当今太空目录中更多的物体。该系统可以从低地球轨道到地球同步轨道探测紧密间隔的物体、解体、机动、发射和会合评估。在签字仪式上,道尔对她的空军生命周期管理中心项目团队和总承包商洛克希德马丁公司以及夸贾林组织表示赞赏。道尔承认与美国 AG-KA 在建造大型雷达和建立新的太空篱笆发电厂附属设施期间的成功合作,该发电厂附属设施将为大型雷达提供 24/7/365 的电力。