Richard J. Macke 佐治亚理工学院:航空航天工程学院 摘要 近年来,随着太空中物体数量的增加,合相警告的数量也显著增加。然而,尚未出台管理或协调对这些警告的响应的正式指导方针。随着全球的工业和政府机构都试图利用各种大型卫星星座来利用近地空间环境,预计未来十年驻留空间物体 (RSO) 的总数将增加五倍,预计将有超过 20,000 颗新的低地球轨道 (LEO) 和中地球轨道 (MEO) 卫星被发射到轨道上。预计这将导致潜在合相的数量进一步增加。虽然任务运营商努力确保所有卫星都能正常运行,但这些卫星中仍有一定比例会过早失效,从而产生可能在轨道上停留数年或数十年的不活跃 RSO,造成无法机动的额外危险。虽然已经制定了卫星寿命结束后预期脱轨时间表的指导方针,例如 25 年,但仍然没有正式或广泛接受的机动指导方针来确保未来拥挤的 LEO 和 MEO 环境能够得到有效管理。如果预测到会合,当前系统依靠卫星运营商独立行动,无需采取行动或与其他运营商或机构协调。如果制定并采用一套正式的机动指南,那么假设太空环境可以得到很好的管理,并能够维持新卫星的当前增长模式。这引出了一些问题:应该采用哪些指导方针、如何实施这些指导方针以及如何执行或监控这些指导方针。为了开始解决这些问题,本研究旨在探索未来太空交通管理 (STM) 政策中实施各种“交通规则”将产生的影响。我们开发了一个强大的模拟环境,其中包括当前的 RSO 目录并实时传播,以评估预测碰撞的频率和情况(主动与被动物体、小物体与大物体、原产国等)。然后实施了各种防撞指导方针,以评估它们在预测碰撞次数以及其他指标(例如燃料成本)方面的有效性。随着太空中物体数量的增加,意外碰撞的可能性也会增加。模拟参数包括所涉及的卫星数量、机动通知延迟和机动顺从率等。卫星轨道的传播采用了全力模型方法,包括非球形重力、阻力、太阳辐射压力和第三体效应,时间跨度为一个月。虽然在卫星运营商 100% 合规的情况下可以实现活跃卫星之间的碰撞避免,但随着参与度的变化以及通过优先级排序确定机动卫星(例如,优先级较低的卫星在机动中发挥更大的作用)时探索各种场景,情况变得更加微妙。本文概述了评估的模拟环境和指南,以及对建模的政策和场景的相对有效性的初步评估。1.0 简介 经过多年的稳步增长,过去五年中,在轨运行卫星的数量急剧增加,从 2016 年的不到 1,500 颗跃升至 2021 年的 4,000 多颗。随着新的“巨型星座”的发展,预计这种快速增长将持续下去,未来十年将增加约 20,000 颗新卫星。碰撞会损坏或摧毁宝贵的太空资产,导致卫星所有者遭受经济损失,并可能导致
前言 我非常高兴地介绍印度国家空间研究委员会 (INCOSPAR)、印度国家科学院 (INSA) 和印度空间研究组织 (ISRO) 为 2024 年 7 月 13 日至 21 日在韩国釜山举行的第 45 届 COSPAR 科学大会准备的《印度空间研究报告》。该报告概述了 2022 年 1 月至 2023 年 12 月期间印度在近地空间、太阳、行星科学和天体物理学几个领域取得的重要成就、成果和研究活动。本报告还介绍了空间科学研究能力建设活动、空间科学和技术学术课程、空间科学和技术方面的国家和国际合作、在各个研究所和中心建立的为印度空间科学探索和研究做出贡献的实验室和设施,等等。印度空间科学界一直活跃于天文学和天体物理学、太阳物理学、空间天气和日地关系、空间和大气科学、行星科学、地磁学和地球科学等领域。本报告介绍了海洋学、大气结构和动力学、云和对流系统、气溶胶、辐射和微量气体、天气和气候变化、中层大气、电离层、磁层、太阳风和空间天气、月球和行星研究、太阳和太阳系天体、恒星、星系、银河系和河外天文学和宇宙学等领域的研究重点。在行星科学领域,2023 年 8 月 23 日,月船三号在月球南部高纬度 Shiv-Shakti 点软着陆,使印度成为第四个掌握月球软着陆技术的国家,但却是第一个在南极地区实现软着陆的国家。月船三号收集了着陆点附近元素组成、热物理性质、等离子体环境和地震活动等一个农历日的数据。成功演示了从月球表面跳跃、从月球轨道脱离到地球轨道,这将为未来的样品返回铺平道路。月船二号轨道器已运行五年,为月球科学提供了新的见解。AstroSat 是印度首个多波长太空天文观测站,已于 2023 年 9 月 28 日成功完成八年运行。该观测站自 2016 年 10 月起以提案方式运行,并向天文学界开放。目前,AstroSat 拥有来自 50 个国家的约 2700 名用户。在最初的八年中,AstroSat 观测已产生了 440 多份同行评审出版物,以及 1500 多份会议论文集、GCN 通告、天文学家电报和其他非同行评审出版物。在此期间,AstroSat 数据得出的一些主要科学成果包括利用 UVIT 发现遥远矮星系中的扩展发射,2018 年爆发衰退阶段,变貌活跃星系 NGC 1566 的光谱跃迁,以及对 OJ 287 火焰星光谱状态的多波长观测。Aditya-L1 于 2023 年 9 月 2 日发射,是印度首次从日地系统拉格朗日点 1 (L1) 研究太阳的太空任务。该任务搭载七个有效载荷来观察光球层、色球层和日冕,为观察太阳活动及其对空间天气的影响提供了更大的优势。Aditya-L1 在 2024 年 5 月捕获了太阳事件(耀斑和日冕抛射)。印度的 X 射线偏振测量任务 XPoSat 于 2024 年 1 月 1 日发射,已开始进行科学观测,其中包括由 XPoSat 上的 X 射线偏振仪 POLIX 生成蟹状脉冲星的脉冲轮廓。我感谢为编写本报告而为其各自研究所和部门开展的空间研究活动提供意见的科学家。我感谢印度空间研究组织总部班加罗尔科学计划办公室代表 INCOSPAR 编撰和编辑本报告的辛勤工作。