航天器间会合和近距操作 (RPO) 期间的机载制导、导航和控制 (GNC) 对相关算法提出了独特的挑战。未来的任务将需要更大的机载自主性,同时保持不同距离的在轨安全保障,感兴趣的场景可能涉及多个航天器,这些航天器可能是合作的,也可能是非合作的。本文介绍了一种用于分布式空间系统的新型 GNC 软件有效载荷的构想和开发,该有效载荷可在多个物体之间实现安全、自主的 RPO,并具有最大的灵活性和模块化。导航算法融合了远距离摄像机图像、近距离摄像机图像、差分载波相位全球导航卫星系统数据和卫星间交联数据,以估计整个感兴趣范围内的绝对轨道、相对轨道、目标姿势和辅助状态。控制算法套件提供了最佳机动解决方案,可在远距离实现有效的长期编队维持、近距离实现厘米级会合精度以及快速、稳健的防撞。远、中、近距离的合作和非合作目标原型模拟展示了分布式空间系统的强大 GNC 性能,也是实现航天器灵活自主 RPO 套件完全集成的重要一步。
近距操作是一系列轨道机动,目的是将航天器放置并保持在另一空间物体附近的相对规划路径上一段特定的时间,以完成任务目标。交会是一个过程,其中两个空间物体(人造或自然体)通过一系列轨道机动在计划的时间和地点故意靠近。总之,RPO 技术能够实现广泛的能力来支持民用和商业空间活动,例如在轨检查、维修、加油、组装和延长寿命。RPO 能力还可用于军事和情报空间活动,例如情报、监视和攻击性武器(如共轨反卫星)。自 2000 年代后期以来,中国在不同的卫星对之间进行了一系列机器人在轨演示。
幻影回声:五眼 SDA 实验,旨在检查 GEO 会合和近距离操作 Simon George、Andrew Ash 英国国防科学技术实验室 Travis Bessell 澳大利亚国防科学技术组 James Frith 美国空军研究实验室 Lauchie Scott 加拿大国防研发中心 Jovan Skuljan 新西兰国防技术局 Roberto Furfaro、Vishnu Reddy 美国亚利桑那大学 摘要 2020 年 2 月,两艘航天器在地球静止轨道 (GEO) 进行了首次商业卫星服务会合对接,为了解飞行器的动态并使用地面和天基传感器观察此类活动提供了独特的机会。作为更广泛活动的一部分,该活动旨在展示如何将盟军传感器和处理工具集成到基于云的联合处理工作流中,以提高盟军航天器在地球同步轨道的太空安全,在五眼联盟 (FVEYs) 国家国防科学技术 (S&T) 组织开展的受限观察活动中,服务飞行器和客户飞行器均被观察为替代目标。这项名为“PHANTOM ECHOES”的实验活动通过技术合作计划 (TTCP) 下开展的研究活动,汇集了英国、美国、加拿大、澳大利亚和新西兰的能力。本文概述了 PHANTOM ECHOES 活动第一阶段开展的活动;描述 FVEY 的空间领域感知 (SDA) 工具在数据处理网络基础设施中的开发和集成进展,以及任务扩展飞行器-1 (MEV-1) 从发射到 2020 年 2 月 25 日成功与 Intelsat-901 对接的真实世界和模拟观测结果。本文还介绍了 PHANTOM ECHOES 实验的第二阶段,该实验目前正在与任务扩展飞行器-2 (MEV-2) 任务一起进行,FVEY 的 SDA 科技界正在利用该实验来积累经验并探索深空的替代替代目标,这些目标呈现出与保护地球静止轨道盟军航天器相关的任务概况。 1. 简介 地球静止轨道 (GEO) 区域被各种各样的联盟航天器占据,它们为民用和军用目的的通信、监视和导航提供关键服务。虽然地球同步轨道 (GEO) 一直因其独特的轨道几何形状而备受推崇,但地球同步轨道 (GEO) 中常驻空间物体 (RSO) 数量的不断增加对飞行安全和关键高价值资产 (HVA) 的保护产生了相关影响。随着该地区人口密度的增加,有意近距离活动的能力也日趋成熟。此外,推进和自主能力的进步也
由于美国导弹防御局和其他国防组织投入了数十亿美元,过去二十年来,相关技术不断发展 - 基础技术现已成熟且模块化:推进器、电子设备、传感器、制导、控制、导航 (GN&C) 和跟踪软件 - 这些技术可以随时调整和配置,用于航天器维修、行星、月球、小行星的会合和着陆任务...