时间跨度

对潜在碰撞机动的调查……

Richard J. Macke 佐治亚理工学院：航空航天工程学院 摘要 近年来，随着太空中物体​​数量的增加，合相警告的数量也显著增加。然而，尚未出台管理或协调对这些警告的响应的正式指导方针。随着全球的工业和政府机构都试图利用各种大型卫星星座来利用近地空间环境，预计未来十年驻留空间物体 (RSO) 的总数将增加五倍，预计将有超过 20,000 颗新的低地球轨道 (LEO) 和中地球轨道 (MEO) 卫星被发射到轨道上。预计这将导致潜在合相的数量进一步增加。虽然任务运营商努力确保所有卫星都能正常运行，但这些卫星中仍有一定比例会过早失效，从而产生可能在轨道上停留数年或数十年的不活跃 RSO，造成无法机动的额外危险。虽然已经制定了卫星寿命结束后预期脱轨时间表的指导方针，例如 25 年，但仍然没有正式或广泛接受的机动指导方针来确保未来拥挤的 LEO 和 MEO 环境能够得到有效管理。如果预测到会合，当前系统依靠卫星运营商独立行动，无需采取行动或与其他运营商或机构协调。如果制定并采用一套正式的机动指南，那么假设太空环境可以得到很好的管理，并能够维持新卫星的当前增长模式。这引出了一些问题：应该采用哪些指导方针、如何实施这些指导方针以及如何执行或监控这些指导方针。为了开始解决这些问题，本研究旨在探索未来太空交通管理 (STM) 政策中实施各种“交通规则”将产生的影响。我们开发了一个强大的模拟环境，其中包括当前的 RSO 目录并实时传播，以评估预测碰撞的频率和情况（主动与被动物体、小物体与大物体、原产国等）。然后实施了各种防撞指导方针，以评估它们在预测碰撞次数以及其他指标（例如燃料成本）方面的有效性。随着太空中物体​​数量的增加，意外碰撞的可能性也会增加。模拟参数包括所涉及的卫星数量、机动通知延迟和机动顺从率等。卫星轨道的传播采用了全力模型方法，包括非球形重力、阻力、太阳辐射压力和第三体效应，时间跨度为一个月。虽然在卫星运营商 100% 合规的情况下可以实现活跃卫星之间的碰撞避免，但随着参与度的变化以及通过优先级排序确定机动卫星（例如，优先级较低的卫星在机动中发挥更大的作用）时探索各种场景，情况变得更加微妙。本文概述了评估的模拟环境和指南，以及对建模的政策和场景的相对有效性的初步评估。1.0 简介 经过多年的稳步增长，过去五年中，在轨运行卫星的数量急剧增加，从 2016 年的不到 1,500 颗跃升至 2021 年的 4,000 多颗。随着新的“巨型星座”的发展，预计这种快速增长将持续下去，未来十年将增加约 20,000 颗新卫星。碰撞会损坏或摧毁宝贵的太空资产，导致卫星所有者遭受经济损失，并可能导致