LCIA

未来太空运输工具设计的快速生命周期评估软件 - 评估和比较工具

与性能、成本、安全性和计划指标相反，直到最近，对地球或太空环境的影响才成为太空系统和任务设计的驱动因素。由于思维方式的转变、与太空垃圾相关的风险不断增加以及需要预测可能适用于太空行业的法规，这种情况正在发生变化。新的评估和比较工具 (ACT) 软件旨在创建太空运输工具 (STV) 的配置，并根据用户已知的数据和假设快速执行其生命周期评估 (LCA)。用户可以输入高级系统值并选择用于计算该系统环境影响的相关 LCA 数据集。该工具将在早期设计阶段或其他决策过程中用作支持，以确定未来 STV 设计的关键技术、生命周期步骤或组件，以便对其进行调整以减轻相关的环境影响，同时注意潜在的权衡和热点转移。目前，ACT 专注于发射阶段，根据专用的 ESA 空间 LCA 手册 [19] 设置系统边界。自 2022 年以来，由瑞士实体联盟（EPFL 太空中心 (eSpace)、保罗谢尔研究所 (PSI) 和 Ateleris GmbH）在与 ESA 未来发射器准备计划 (FLPP) 合作的项目中开发 ACT。该项目遵循了 eSpace 之前进行的研究，重点是空间物流建模和空间可持续性。生命周期影响评估 (LCIA) 分数来自环境足迹 v3.1 方法。除了这些常见的 LCA 指标之外，还使用空间碎片指数分数来评估对空间环境的影响，并将发射期间的大气排放的初步估计计算为质量流量。事实上，已经确定了 STV 的 LCA 的科学空白，包括发射期间高空排放的影响以及重返大气层期间产生的颗粒和气体。在这个充满活力和快速变化的能源系统、工业流程和物流的世界中，ACT 使其用户能够主动出击，并根据未来场景调整背景数据库。因此，ACT 有助于确保未来的 STV 能够最大限度地减少全球变暖或资源限制等环境影响，这些影响预计将成为未来几十年的主要驱动因素。该工具专为演进而设计。它嵌入了一个模块化数据结构，允许随着科学研究的进展而扩展范围并实施更新的计算方法。除了科学差距之外，还可以从计算的影响和使用生态设计流程减轻部分影响的意图中突出技术差距。本文介绍了评估和比较工具，并详细介绍了正在进行和需要的研究，以填补空间系统 LCA 的知识空白。使用 ACT 评估想象中的未来太空运输工具的测试案例，以介绍其功能和能力。在探讨该工具未来可能的发展之前，先讨论可重复使用性、新发射架构的运载工具以及新推进剂或材料对环境的影响。