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A04 美国国家航空航天局轨道碎片计划办公室和MACS HTV-X3......
Jer-Chyi Liou (NASA) NASA 轨道碎片计划办公室 (ODPO) 是 NASA 总部安全与任务保障办公室 (OSMA) 的一个授权计划。NASA 轨道碎片缓解程序要求 NPR 8715.6E 规定了 ODPO 的角色和职责，包括 (1) 现场以及通过雷达、望远镜和实验室实验收集轨道碎片测量数据，(2) 开发轨道碎片模型和任务支持工具，(3) 评估和记录 NASA 任务是否符合轨道碎片缓解要求，以及 (4) 为美国和国际社会的轨道碎片缓解政策和最佳实践做出贡献。ODPO 的首要任务是表征低地球轨道 (LEO) 中毫米级小型轨道碎片的风险。毫米级轨道碎片对于在 600 至 1000 公里高度运行的航天器而言，是终止任务的最高风险，数百架航天器在此高度运行，但缺乏对环境中如此小碎片的直接测量数据。需要毫米级轨道碎片的直接测量数据来支持制定和实施具有成本效益的防护措施，以确保未来太空任务的安全运行。2018 年美国国家空间交通管理政策、2021 年美国国家轨道碎片研究与发展计划和 2022 年美国国家轨道碎片实施计划也认识到需要解决低地球轨道这一关键数据缺口。自 2020 年代初以来，ODPO 一直在探索各种用于现场测量小型轨道碎片的粒子探测技术。这些努力的成果是与 JAXA 合作研发的多层声学和导电网格传感器 (MACS)。 MACS 结合了几种简单的检测原理，以最大限度地利用从每次碎片检测中提取的信息，从而为对低地球轨道上小型轨道碎片群体的定义进行有意义的改进提供数据。MACS 是一个四层传感系统。第一层是 JAXA 的导电网格薄膜空间碎片监测器 (SDM)，第二层和第三层是相同的 Kapton 薄膜，最后一层是低密度合成泡沫板。每层都连接了多个声学传感器，以测量撞击时间和位置。泡沫板上的声学传感器也用于测量撞击动能。所有四层数据的组合提供了有关每个撞击轨道碎片颗粒的大小、质量、密度、撞击时间、速度和方向的信息。自 2017 年以来，ODPO 已与 JAXA 建立了多项代理协议，以开发、测试和优化 MACS 的设计。2022 年确定了在未来的 HTV-X 飞行中对 MACS 进行技术演示的机会，并于 2023 年确认。MACS HTV-X3 技术演示任务由 OSMA、NASA 科学任务理事会赞助，以及国际空间站 (ISS) 计划。HTV-X3 离开国际空间站后的技术演示阶段的任务概况尚未最终确定，但 HTV-X3 可能达到 500 公里的最大高度，持续时间长达 18 个月。HTV-X3 演示为充分完善 MACS 技术准备水平并展示其小碎片探测能力提供了绝佳机会，这将为 ODPO 在不久的将来开展一项任务以解决 600 公里高度以上关键的毫米级轨道碎片数据缺口铺平道路。
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