项目目标 • 演示 Starling 计划机动的机载会合评估 (CA) • 演示被动和主动/机动物体的持续 CA 检查 • 演示促进在轨自主 CA/COLA 的地面空间态势感知 (SSA) / 空间交通管理 (STM) 中心 • 演示 Starling 航天器在机载 CA 检测下的防撞 (COLA) 机动
由于受月球引力的影响,地月空间物体的轨道是非开普勒轨道,无法通过一组简单的特征进行一般参数化。从地球上看,物体也更暗淡,移动速度相对较慢;预计探测和跟踪都会更加困难。在本文中,我们从地球和月球上假设的地面传感器的角度,回顾了一组可能的轨道及其预期的天文测量和光度特征。虽然可能存在多种轨道,但我们重点关注在会合框架中闭合(即周期性)并从平动点(圆形限制性三体问题的静止平衡)发出的特殊类型的轨道。我们研究了 31 个独立的元素周期轨道系列(Doedel 等人,2007 年),每个都是光滑流形。对于每个系列,我们生成一系列具有代表性的会合位置和速度,并基于多面卫星模型模拟预期的观测特征(例如赤经、赤纬、视星等)。在这项研究中,我们希望更好地了解遥感技术如何为地月空间中的航天器发挥作用,以支持下一代传感器架构,包括太空实验,例如 AFRL 的地月公路巡逻系统 (CHPS) 概念。
美国宇航局有多个负责太空可持续性的组织。任务理事会执行航天任务并开发相关技术。总工程师办公室和安全与任务保障办公室是技术主管部门,制定与碎片减缓相关的政策。会合评估风险分析计划办公室和多任务自动深空会合评估流程致力于防止美国宇航局的无人航天器与被跟踪的太空物体相撞。约翰逊航天中心飞行运营理事会的轨迹运营官致力于防止美国宇航局的载人航天器与被跟踪的太空物体相撞。轨道碎片计划办公室描述轨道碎片环境并支持碎片减缓。技术、政策和战略办公室进行分析,为太空可持续性的政策和技术投资决策提供信息。发射服务办公室采购运载火箭并评估其相关的轨道碎片风险。此外,发射服务办公室还负责协调 NASA 对联邦航空管理局、国家海洋和大气管理局、联邦通信委员会和国家电信和信息管理局颁发的所有轨道级联邦许可的审查和建议。总法律顾问办公室提供法律建议。国际和机构间关系办公室负责协调国际和机构间伙伴关系、白宫政策制定和联合国活动。
• 服务提供、轨道机动、姿态控制、合作目标能力; • 能够在轨道上承载和释放其他 PL/飞行器以执行联合行动(减少会合距离和复杂性); • 有可能在重返大气层前不久释放 PL/飞行器,以研究/探索重返大气层阶段和高层大气的控制; • IOD/IOV 和 TRL 提升应用,能够回收经过飞行验证的有价值资产进行检查、进一步分析和重复使用;
MASS 包括标准 TCAS 操作模式以及可选择的协同飞行模式,以支持协同飞行情况下的操作,例如编队或会合操作。未选择协同飞行模式时,系统通常作为 TCAS/ACAS II 防撞系统运行。带 MASS 的 T 3 CAS 通常与模式 S/IFF 转发器和内部转发器一起使用。T 3 CAS 已通过与多个行业模型的互操作性测试。
• 没有支持会合导航的反射器/LED/标记 • 没有专用的对接端口/捕获环等。 • 无法与物体通信 • 关于目标的信息很少(没有详细的几何模型) • 最终损坏的物体(损坏的卫星、碎片) • 在低地球轨道 (LEO) 中:服务人员和地面之间没有永久联系 需要机载自主权! • 在地球同步轨道 (GEO) 中:地面和太空之间有几秒钟的时间延迟
航天器运营商在确定是否有必要采取防撞机动时,会采用不同的近距离指标和防撞距离。通常,航天器处于低风险轨道状态的运营商可能会以很少的燃料或运营成本实施极其保守的防撞策略,而航天器在高风险轨道状态运行的运营商则被迫采取经济的防撞策略,以避免耗尽燃料预算并给飞行动力学团队带来过重负担。不幸的是,虽然存在许多防撞机动“通过/不通过”标准,但运营商通常无法获得 SSA 信息和 SSA 精度,而这些精度对于填充最适合他们的标准是必不可少的。此外,用于填充这些标准的算法有时包含无效假设,例如在需要更复杂的公式时使用线性碰撞概率和球形物体形状近似值。虽然存在一些估计卫星物体尺寸的来源,但会合时的相对姿态可能不确定甚至不可用,特别是对于所谓的“次要”或会合物体。空间数据协会 (SDA) 是一个由全球卫星运营商组成的协会,致力于确保可控、可靠和高效的空间环境,该协会已在其成员中开展了一项调查,以收集有关其会合评估运营概念的数据。这些包括防撞通过/不通过指标、防撞目标和运营约束。任何试图向运营商提供有意义的会合评估服务的实体都可以使用这些数据来设计服务要求。本文评估了与这些不同的“通过/不通过”指标相关的空间态势感知 (SSA) 数据的各种定位精度要求,这些指标用于空间交通协调 (STC) 和空间交通管理 (STM) 的会合缓解过程。这些指标包括最接近时 (TCA) 的错失距离、组件化错失距离(例如,TCA 径向分离,即使在轨道内或轨道外分离或不确定性未知的情况下也能防止碰撞),以及最大碰撞概率和估计的真实概率。需要探讨的另一个关系是碰撞概率对 TCA 处卫星方向和配置/形状的依赖关系。由于不了解方向,计算碰撞概率时必须做出某些假设。一种常见的做法是用一个封装球体来近似航天器的硬体。这种一刀切的方法无需确定方向,但会导致物体体积被高估,概率被高估,除非两颗卫星实际上都是球体。为了产生更具代表性的概率,我们使用卫星的尺寸来定义一个包围的矩形框。通过投射比球体更小的区域,这种方法可以更准确地描绘实际的碰撞威胁,但缺点是必须在一定程度上准确了解盒子的方向。但即使选择产生最大可能覆盖范围的方向,盒子形状的概率也会低于球体。为了解决这个问题,我们估计了一系列对应于一系列方向的碰撞概率值,从中我们可以探索给定碰撞概率阈值所需的态度知识和位置精度之间的相互关系。
行走 / 引导 / 起飞 / 区域或航线进入 / 着陆时间放行 / 飞行计划 通信计划 燃料:Joker / Bingo - Wx / NOTAMS / TFRs / BASH - 引导 / 滑行 / 起飞 / 会合 / 航路 - 恢复(过境 / 模式 / 目的地机场图审查) - 分段进近程序 - 分段程序 - 意外事件 / 紧急情况 - 天气 - 飞机 - 中止 - 空中 / 受损飞机 - NORDO - SAR / 现场指挥官 - 失去视线 - 失去通信和视线 - 弹射 - 不安全
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。
控制平面主机之一在启动过程开始时运行辅助服务,并最终成为引导程序主机。此节点称为Rendezvous主机(节点0)。辅助服务确保所有主机都满足要求并触发OpenShift容器平台群集部署。所有节点都具有写入磁盘的Red Hat Enterprise Linux CoreOS(RHCOS)图像。非引导节点重新启动并启动集群部署。重新启动节点后,会合主机重新启动并加入群集。引导程序已完成,并且部署了群集。