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World File Search SystemCISLUNAR
CISLUNAR轨迹维护的生命和操纵检测模式
对Cislunar操作的兴趣增加需要将太空域的意识能力扩展到地球的地球范围内。成功的太空领域意识需要对空间对象行为的知识和分类。此信息可以用作未来和当前任务计划的决策工具。通过发展描述性生活模式来获取空间对象行为的信息的方法。生活的描述模式从空间对象建立了一组预期的动作或运动。这项研究开发了生活的描述性电气化模式，用于在Earth-moon系统中L1和L2 Lagrange点附近重复自然轨迹。a L 2最佳模型预测控制和冲动控制器被实现，以在高层象征的模型中维护所需的轨迹。证明了基于最佳控制的估计器可检测电气维持操作，并实现了一级支持向量分类器，以确定空间对象相对于既定的固定存储模式的空间对象的异常行为。
优化
我们不仅从技术的性能，而且还从Cislunar域独有的操作约束来优化分布式传感器优化问题方面显示了进度。代表这两个因素的模型已组装到软件包中，以实现基于模型的系统工程（MBSE）分析问题。为了在潜在模型的库中进行优化研究，我们进一步开发了可快速可配置的多学科分析和优化（MDAO）建模框架。MDAO框架使用面向对象的编程技术来标准化模型接口，并允许将它们集成到NASA的OpenMDAO软件包中扩展的统一优化环境中。在优化阶段，该MDAO系统利用遗传算法就所需的操作绩效指标提供了技术和设计的最佳选择。最终结果是一个模块化软件包，可用于在当前和未来的Cislunar技术和设计范围内执行优化。
通过模拟太空测量确定和跟踪地月轨道
随着政府和商业航天公司重新关注月球和地月空间，了解在这一空间内航天器和碎片物体的跟踪效果至关重要。这对于主动卫星的空间领域感知 (SDA) 和不受控制物体的飞行安全都很重要。地球轨道上有数以万计的可跟踪物体，而地月空间中的物体可能只有数十个，但地球轨道也是一个传感器非常丰富的环境。各国和各公司花了几十年时间建造跟踪轨道上物体的基础设施。地月空间尚不存在这种基础设施，近年来，研究人员和航天器操作员已开始采用光学跟踪等被动方法来解决地月 SSA 问题。通过地面或空间光学测量估计 GEO 上的航天器状态是一个经过深入研究的问题，并由多家公司和机构实际执行。鉴于低信噪比 (SNR) 观测、月球排斥角、短数据弧和非线性动力学等挑战，在地月空间进行空间跟踪是一个更新颖的问题，这些挑战强调了大多数跟踪滤波器的基本假设和简化。在本研究中，两个地月航天器之间产生角度测量，并根据光学传感器的实际值添加随机角度噪声。这些噪声测量在顺序滤波器中处理，以细化驻留空间物体 (RSO) 随时间变化的 6 维状态和协方差。
确保地月空间和地球外海第一岛的安全
二体问题和三体问题：对于在地心轨道上绕地球运行的卫星，影响其路径的力是众所周知的。在二体问题中，主要因素是两个天体（在本例中为地球和卫星）的质量以及它们之间的距离。在这种轨道下，有控制卫星运动的解方程。然而，在地月轨道下，月球的额外引力使运动方程变得非常复杂。在三体问题中，主要因素是三个天体（现在是地球、卫星和月球）的质量以及地球与月球、地球与卫星、月球与卫星之间的距离。三体问题中物体的轨迹没有通用解。在地月轨道下，有几个特殊位置，地球和月球的引力平衡并达到平衡。这些位置称为拉格朗日点。
确保地月空间和地球外海第一岛的安全
米切尔航空航天研究所是一家独立的、无党派的政策研究机构，旨在促进人们对利用空中、太空和网络空间领域的国家安全优势的理解。米切尔研究所的目标是：1) 向公众宣传航空航天力量在实现美国全球利益方面的优势；2) 向关键决策者介绍利用空中、太空和网络空间领域所产生的政策选择，以及保持美国作为世界领先航空航天国家地位的必要投资的重要性；3) 培养了解在空中、太空和网络空间开展行动优势的未来政策领导者。米切尔研究所坚持不在其研究和学习工作中提倡特定专有系统或特定公司的政策。
中华人民共和国在地月空间的活动、动机和影响
中华人民共和国 (PRC) 已在地月空间技术和任务的研发方面投入了大量资金，从登陆月球背面到国际月球研究站。在其太空叙事中，中国主张和平利用外层空间，并遵守国际空间法，即不将外层空间武器化，不否认任何外层空间的领土主权，这与 1967 年的《外层空间条约》相一致；然而，美国实体对中国在地月空间的存在表示担忧。本报告重点关注地球静止轨道以外的区域，包括月球轨道的上限高度，总结了中国过去、现在和未来的地月空间活动。然后，报告通过分析官方文件和新闻稿以及官员的声明，讨论了中华人民共和国开展这些地月空间活动的动机——国际和国内声望、科学发现、经济利益和军事优势。报告最后讨论了对中美太空竞争的影响，包括地月空间规范和治理、太空领域意识以及知识共享和协调。
门户：国际可持续人类深空探索的地月跳板
太阳和深空观测。Gateway 的地月轨道提供了在深空环境以及磁屏蔽环境中进行观测和测量的机会，具体取决于月球轨道的相位。Gateway 将使人类和生物科学目标的追求成为可能，从而更好地了解在火星深空任务的所有阶段保持机组人员健康和优化任务执行所需的条件。具体而言，空间站将通过应用科学目标和在多个领域的调查，包括微陨石通量、大气天气、空间天气和尘埃，实现地球独立运行。Gateway 的外部机器人接口、机械臂和科学气闸将允许有效载荷飞到空间站并安装在空间站上，以供未来调查。
使用机器学习的Cislunar初始轨道测定的一种自适应方法
初始轨道测定（IOD）是Cislunar制度中日益相关的问题，在该制度中，混乱的动力学会降低经典IOD方法的性能。在这项调查中，提出了一个端到端Cislunar IOD过程的框架，其中包含了仅角度的观察，该观察值模拟了机会检测方案。列表机器学习技术以帮助复杂的Cislunar IOD过程，这项工作为Cislunar Orbit确定（MCCLOD）模型提供了机器分类器，该模型采用神经网络，将有关循环限制性三体性问题（CRTBP）的神经网络注入有关已知的多体动态结构的信息。在高保真动力学环境中，新型的mcClod iod工艺直接与Earth-moon L 1和L 2 Halo Orbit示例的经典两体IOD方法（Gooding）进行了比较。通过回归和轨道分类实施两个神经网络（NN）模型，以识别仅角度的仅角度测量的6D状态。结果模拟表明精度的急剧提高（McClod最多证明位置误差性能的两个数量级提高）和批处理最小二乘的收敛一致性。尽管“与回归的分类” NN降低了整体McClod iod性能，但模拟表明混合分类NN随后是回归NN框架在经过测试的Cislunar IOD问题中产生较低的位置误差。
地月周期轨道在空间领域感知方面的初步可行性评估
当应用于地月轨道模式时，利用经典的地面和/或太空传感器在近地空间执行空间领域感知 (SDA) 变得越来越困难。因此，地月周期轨道被提出作为填补这一能力空白的一种手段。虽然周期轨道有许多用途，但这项工作评估了各种地月周期轨道在样本 SDA 任务架构中的有效性。具体而言，对地月空间内几种不同类型的周期轨道进行了建模，以评估它们在跟踪/监视围绕 L1 拉格朗日点的 Lyapunov 轨道上均匀分布的两颗假想卫星方面的各自有效性。所分析的轨道是在圆形限制三体问题 (CR3BP) 中建模的。还介绍了在过渡到双圆限制四体问题 (BCR4BP) 时保持相同轨迹所需的推进剂。为了比较从 CR3BP 过渡到 BCR4BP 等更高保真度模型时的轨道维护成本，我们寻求实施多种动力学模型。概念性空间对空间传感器用于确定 SDA 任务周期轨道几何的限制，该限制与范围、能力和太阳/地球/月球排斥角有关。视觉星等用于确定目标是否可见。结果列表与地月 SDA 最有效周期轨道的建议一起呈现。
地月自主定位系统技术操作和导航实验 (CAPSTONE) 任务
CAPSTONE 是…… • 一颗 12U 立方体卫星，将作为第一颗进入近直线晕轨道 (NRHO) 的航天器，该轨道的目的地是 Gateway，Gateway 是 NASA 的 Artemis 计划的一部分，是绕月前哨。 • 预计将成为第一个在地月空间飞行的立方体卫星。 • 计划使用自己的推进系统耗时 3 个月到达月球周围的目标目的地。 • 计划绕月球这一区域运行至少六个月，以了解轨道特性并进行技术演示。 • 通过验证创新导航技术和验证 NRHO 的动态，帮助降低未来航天器的风险。 • 计划于 2021 年搭载 Rocket Lab Electron 火箭发射。