太空技术在沟通,防御和研究中起着越来越重要的作用。随着发射更多的卫星,碰撞的风险越来越大,并且卫星成为军事目标。卫星 - 碎片碰撞有可能破坏一两个卫星,从而阻止了这些轨道多年的使用。尽管以更快的速度逐渐消除的卫星可能是一种解决方案,但轨道碎片落回地球可能会造成环境伤害。欧洲需要更好地了解风险,并采取监管和外交步骤,以确保在保护国内和全球利益的同时继续使用太空。外太空是巨大而空的 - 或者过去。地球周围的轨道是由航天器使用的,并非每个轨道都适合每个目的,将卫星集中在最有用的卫星中。发射次数急剧增加:2023年,发布了大约2个600次发射,比2018年增加了五倍,比2010年增加了10倍。同时,随着私人可重复使用的车辆的引入,每公斤的成本降低了。新项目形成了大型卫星星座,例如Starlink(已经在数千个中的数字中)弹出,因为正如Draghi报告中指出的空间被视为关键战略部门。欧洲航天局(ESA)计数目前约有20,000个物体。其中大多数都是太空碎片 - 从无功能的卫星到用完的火箭助推器到小螺丝的所有事物 - 这种碎片在进入大气之前会积聚多年。NASA指出,几年后,低海拔(低于600公里)的卫星将脱离轨道,而超过1000公里的卫星可以作为千年来绕着垃圾旋转。每块碎屑可能会严重破坏或破坏其他航天器,因为它们以将螺栓变成子弹的速度移动。更糟糕的是,问题化合物,创建了称为凯斯勒综合症的级联反应。碰撞卫星会瓦解,从而在无法预测的轨迹上产生数千个新的弹丸。最近,以这种方式以这种方式引起了700个新危害。从国防的角度来看,一颗卫星的破坏带来了范围内行星的后果。在2007年,中国的Fengyun-1C任务展示了一种反卫星系统:成功破坏了单个高海拔卫星的造成足够的碎屑,以使当时已知空间对象的数量增加25%。对太空碎片的关注导致制造商,太空发射提供商,太空机构和其他利益相关者开始考虑其卫星的“终身”计划。SpaceX的Starlink表示,它打算积极地脱离其卫星,并在重新进入大气时设计其旨在完全燃烧。ESA和NASA都有办事处和政策来解决轨道碎片,美国(联合国)联邦通信委员会最近要求通信卫星发射申请人提交缓解碎片的计划。联合国有关于该主题的非约束指南。潜在的影响和发展
对太空系的抽象当前研究包括它们在空间碎片上的应用,特别是在Chaser Tug执行的一组操纵下,以更改目标物体的轨道参数。目标可以在其生命的尽头是合作的航天器,也可以是未受控制的物体,例如已停用的卫星,而无需清楚地捕获接口。在后一种情况下,连接拖船和目标的链接可能与靶体惯性轴未对准,从而影响了这两个身体的态度。如果存在刚性链接,则在拉扯操作过程中传输的扭矩可能会克服拖船态度控制系统。在非刚性连接(例如Tethers)的情况下,这个问题显然不那么重要。此外,通过这种连接,追逐者可以在整个解析操作期间保持与目标的安全距离。在另一侧,束缚空间碎片去除操作的初始阶段可能会受到瞬态事件的影响,例如突然的系绳张力尖峰,可能会导致纵向和横向振荡,并且在与目标态度态度动力学共鸣的情况下,可能代表了严重的拖船安全问题。在本文中,建议为Tug提供一个能够执行卷轴和卷轴的链球部署机构,从而使载荷向目标进行平滑载荷并抑制振荡。通过在低摩擦表上使用SpaceCraft Test床进行的代表性测试活动来验证此概念。已制造了部署的原型,并证明了薄铝制胶带系绳的部署和倒带。测试结果包括通过直接测量尖峰和振荡的螺纹粘膜弹性特性的验证以及提出的系统阻尼功能的估计。
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由于太空物体数量不断增加,碎片撞击运行中的航天器变得越来越常见。样本返回任务表明发生了数百次小撞击,但通常只有在撞击导致航天器性能异常时才会进行严格分析。开发识别和评估不会立即导致异常行为的小撞击的技术有助于验证碎片群模型、进行风险评估并帮助确定未来异常的归因。本研究将碎片撞击引入航天器动力学模拟并评估其对航天器遥测的影响。各种信号处理和变化检测技术用于识别嘈杂遥测中的撞击并估计撞击参数。开发了匹配滤波器小波来识别对状态遥测的影响,其中误差由航天器姿态控制系统自主校正。一组匹配滤波器用于根据对航天器响应特性的先验知识来估计撞击的参数。使用顺序概率比测试来突出显示航天器角动量的突然变化。进行蒙特卡罗分析以表征这些算法的性能。在正确识别碎片撞击和准确估计撞击参数方面,比较了各种技术的结果。开发对小型碎片撞击进行分类和表征的能力使任何航天器都可以用作现场碎片传感器。
摘要:太空一直是人类的好奇心,因此为了了解太空的无限性,许多国家都在积极地进行深入的太空研究并试图开发新技术。但是,我们对太空的积极参与在太空中产生了大量垃圾。如今,太空垃圾已成为积极从事太空研究和创新的国家面临的主要问题之一。因此,对太空垃圾的管理对于未来的太空创新至关重要。本篇综述文章重点介绍了一些机构规定的可用于清除太空垃圾的各种可能方法。本文还介绍了太空垃圾的现状以及一些空间研究机构试图开展的管理活动。这篇综述文章还总结道,太空垃圾管理行业在不久的将来有着非常大的发展前景。索引词:空间碎片管理、激光器、太空拖船、系绳、离子束牧羊器、太阳帆、网捕。
收到日期:2024 年 4 月 15 日;接受日期:2024 年 4 月 28 日 摘要 空间垃圾对地球轨道上的卫星、航天器和宇航员构成重大危险,需要制定有效的缓解策略,以确保空间活动的长期可持续性。本研究论文分析了当前跟踪空间垃圾的方法,评估了空间垃圾清除技术的有效性,并确定了实施缓解策略所面临的挑战。跟踪方法包括对碎片进行分类和使用地面激光进行推动,而主动清除技术旨在在碎片碎裂之前瞄准较大的碎片。评估清除技术需要考虑减少对正在进行的太空作业的危害,并将其有效性与其他方法进行比较。实施方面的挑战包括法规遵从性和财务限制,需要遵守国际标准并执行更严格的要求。经济风险和优先考虑清理工作的困境进一步使缓解策略复杂化。尽管存在这些挑战,但协作努力和创新解决方案对于最大限度地减少空间垃圾带来的威胁和确保子孙后代拥有更安全的太空环境至关重要。这项研究有助于理解空间垃圾管理的复杂性,并强调有效缓解策略的重要性。关键词:空间垃圾、清除技术、清理、缓解、
社会。任何服务中断导致的卫星能力持续丧失都将对国家国土安全产生重大负面影响。受影响的领域包括通信、金融交易、情报收集、互联网接入和天气监测。现有的国内和国际政策不足以管理碎片的增长。现在需要通过主动碎片清除 (ADR) 从拥挤的轨道上清除大型碎片,以防止未来的碰撞事件损坏或摧毁运行中的卫星,这可能会导致某些太空区域几代人无法使用。为了保护其卫星及其为国土安全提供的关键服务,美国应该利用 NASA 在过去 15 年中利用的既定公私合作模式制定国内碎片清除计划。这种模式降低了开发成本和进度延误的风险,同时也刺激了私人太空部门的增长并创造了额外的税收收入。此外,商业部门在轨道服务领域拥有知识和经验,该领域的技术挑战与碎片清除类似,可以为 ADR 系统的开发奠定基础。美国必须与私营部门合作开始补救措施。
在技术层面,确保近期运行安全和长期太空环境稳定依赖于缓解和补救措施。碎片缓解是指针对运行中的航天器的技术程序和要求,旨在降低其变成或产生碎片的可能性。它包括航天器屏蔽、防撞机动、任务后处置和在使用寿命结束时移除储存的能量以限制意外爆炸的可能性。补救是指在产生碎片后旨在降低风险的方法。它包括主动将废弃物体从轨道上移除,通过在预测碰撞时间之前影响两块碎片之一的轨迹来降低预测碰撞的概率,以及升级废弃物体使其具有防撞能力。
与Sumas First Nation合作,环境与气候变化部策略的工作是与解决IS的影响特别相关的一次性努力。在此项目中,团队一直在收集可以改善未来砾石清除环境可持续性的数据。Sumas第一民族还将完成一项鱼类监测研究,该研究旨在了解Sumas-Chilliwack河中成年鲑鱼的上游死亡率。
由桑迪亚国家实验室发布,由桑迪亚公司为美国能源部运营。注意:本报告是作为美国政府机构赞助的工作的说明而编写的。美国政府及其任何机构、其任何雇员、其任何承包商、分包商或其雇员均不对所披露的任何信息、设备、产品或流程的准确性、完整性或实用性做任何明示或暗示的保证,或承担任何法律责任或义务,或表示其使用不会侵犯私人拥有的权利。本文以商品名、商标、制造商或其他方式提及任何特定的商业产品、流程或服务,并不一定构成或暗示美国政府、其任何机构、其任何承包商或分包商对其的认可、推荐或支持。本文表达的观点和意见不一定代表或反映美国政府、其任何机构或其任何承包商的观点和意见。
