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利用多个信标的深空光学导航
摘要 随着发射到太空的卫星数量的增长，依赖传统辐射跟踪的地面设施已达到饱和。因此，自主导航是可持续深空任务的主要支持技术之一。本文解决了利用多个信标独立于地面估计观察者位置的深空光学导航问题。本文推导出利用多个信标的深空导航问题的最小二乘解和解析协方差。视线方向和物体星历表的扰动被纳入协方差公式。然后，阐述了扰动模型、导航解和导航协方差的几何解释。通过测试用例评估了导航精度对信标数量的敏感性，显示了数值解和解析解之间的对应关系。最后，本文展示了利用多个信标与两个最优信标的导航精度的比较。
2022 财年预算申请深空探索系统
2020 财年 2021 财年 2022 财年 2023 财年 2024 财年 2025 财年 2026 财年 深空探索系统 5,959.8 6,517.4 6,880.4 7,014.1 7,263.7 7,514.9 7,772.8 探索系统开发 4,512.8 4,544.6 4,483.7 4,384.0 4,219.0 3,888.0 3,867.0 探索地面系统 578.0 580.0 590.0 558.0 514.0 514.0 513.0 猎户座计划 1,406.7 1,403.7 1,406.7 1,340.0 1,239.0 1,084.0 1,084.0 航天发射系统 2,528.1 2,560.9 2,487.0 2,486.0 2,466.0 2,290.0 2,270.0 探索研究与发展 1,447.0 1,972.8 2,396.7 2,630.1 3,044.7 3,626.9 3,905.8 先进地月和地面能力 38.0 54.5 91.5 217.9 360.2 627.9 1,088.6 先进探索系统 208.9 176.2 195.0 195.0 195.0 195.0 195.0 门户 421.0 698.8 785.0 810.5 765.0 670.0 670.0 载人登陆系统 654.1 928.3 1,195.0 1,266.7 1,579.5 1,989.0 1,807.2 人类研究计划 125.0 115.0 130.2 140.0 145.0 145.0 145.0 总计 5,959.8 6,517.4 6,880.4 7,014.1 7,263.7 7,514.9 7,772.8
为常驻人员安排深空雷达运行计划...
随着太空变得越来越拥挤和竞争激烈，竞争对手威胁重要资产和利用该地区获取军事优势的新能力使得美国比以往任何时候都更需要熟练地跟踪和监控太空交通和碎片。然而，目前国防部用于跟踪深空物体的雷达系统的运行方式是劳动密集型、不协调和低效的。在本文中，我们通过自动化和协调雷达调度过程来解决这些问题。我们考虑了几个在异步分布式环境中运行的复杂雷达系统，它们以不同的优先级、时间窗口、到达频率和任务要求为目标空间物体。我们开发了一个混合整数程序，能够智能地分配任务请求并以符合用户目标和系统特征的方式构建雷达转向计划。我们随着时间的推移反复解决优化问题，同时在整个规划过程中接收和整合更新的信息、新任务请求和可用反馈。我们在各种战术军事场景中测试了我们的方法，并表明与基线贪婪算法相比，基于优化的方法使我们能够保管更多空间物体，更好地优先考虑高价值物体，并降低运营成本。我们得出结论，自动、集中的调度方式对于空间态势感知 (SSA) 任务来说是可行且有益的。
世界首先！成功的太空飞行演示了深空探索的爆炸引擎
主要积分1。我们介绍了世界上首次成功的爆炸引擎的航天示范。2。旋转爆炸引擎（RDE）和脉冲爆炸引擎（PDE）在飞行环境下成功地在太空中操作，并成功地获取了这些发动机的操作数据。3。这项研究的结果表明，爆炸引擎非常接近实际用作航空航天发动机，例如用于深空探索的踢电机。研究背景和内容爆炸引擎在极高的频率（1-100 kHz）下产生爆炸和压缩波，以显着提高反应速度，从而实现了火箭发动机的重量的根本性降低，并通过轻松产生推力来增强其性能。目前，研究正在日本，北美，欧洲，亚洲和澳大利亚进行积极进行，以期为空间使用的高性能引擎商业化。这个联合研究小组成功地实现了全球首次飞行引擎引擎的展示。这项研究中开发的爆炸引擎系统被加载到Sounding Rocket S -520-31的任务部分，并于2021年7月27日上午5:30从Jaxa Uchinoura Passion Center（USC）发射。在第一阶段火箭分离后，RDE（6秒操作，500 -N推力）和PDE（2秒操作x 3次）在空间中正常操作，以及远程组和恢复模块大鼠在空间中正常操作。燃料是甲烷，氧化剂是氧气。
通过模拟器和深度学习在深空探索方面取得进展
美国宇航局的星光计划和突破摄星计划概念化了通过定向能驱动的小型相对论航天器进行快速星际旅行。这一过程与传统的太空旅行截然不同，用小型、快速、廉价和易碎的航天器取代大型和缓慢的航天器。这些晶片卫星的主要目标是在深空旅程中收集有用的图像。我们介绍并解决了伴随这一概念的一些主要问题。首先，我们需要一个物体检测系统，可以检测我们从未见过的行星，其中一些行星包含我们可能甚至不知道在宇宙中存在的特征。其次，一旦我们有了系外行星的图像，我们就需要一种方法来拍摄这些图像并按重要性对它们进行排序。设备故障，数据速率很慢，因此我们需要一种方法来确保对人类最重要的图像是优先进行数据传输的图像。最后，机载能量最小，必须节约和谨慎使用。不应错过任何系外行星图像，但错误地使用能量会造成损害。我们引入了基于模拟器的方法，利用人工智能（主要是计算机视觉）来解决这三个问题。我们的结果证实，模拟器提供了极其丰富的训练环境，远超真实图像，可用于训练模型，以研究人类尚未观察到的特征。我们还表明，模拟器提供的沉浸式和适应性环境与深度学习相结合，让我们能够以一种难以置信的方式导航和节省能源。
建模考虑用于开发深空自主航天器和模拟器
为了扩展在遥远和复杂环境中进行操作中使用的自主权的有限范围，有必要进一步发展和成熟的自主权，这些自主权共同考虑了多个子系统，我们将其称为系统级自治。系统级别的自主权建立了解决各个子系统的相互矛盾信息的情况意识，这可能需要对基础航天器和板载模型的改进和互连。但是，由于对建模的假设和权衡的理解有限，因此设计板载模型以支持系统级别的功能带来了重大挑战。例如，排除交叉系统效应的简单车载模型可能会损害机构航天器的功效，而捕获航天器子系统和环境之间依赖性的复杂模型可能是在实现现实世界中的SpaceCecraft（E.G.G.G.G.G.G. ，有限的访问太空飞船和环境状态以及计算资源）。，有限的访问太空飞船和环境状态以及计算资源）。
门户：国际可持续人类深空探索的地月跳板
太阳和深空观测。Gateway 的地月轨道提供了在深空环境以及磁屏蔽环境中进行观测和测量的机会，具体取决于月球轨道的相位。Gateway 将使人类和生物科学目标的追求成为可能，从而更好地了解在火星深空任务的所有阶段保持机组人员健康和优化任务执行所需的条件。具体而言，空间站将通过应用科学目标和在多个领域的调查，包括微陨石通量、大气天气、空间天气和尘埃，实现地球独立运行。Gateway 的外部机器人接口、机械臂和科学气闸将允许有效载荷飞到空间站并安装在空间站上，以供未来调查。
利用核热推进实现深空科学任务
摘要 核热推进 (NTP) 使全新类型的深空科学任务能够产生科学回报，而在大多数情况下，传统架构根本无法实现这些回报。NTP 系统可以大大缩短行星际旅行时间，提供大约 2-3 倍（或更多）传统化学推进系统所能提供的质量，或提供这些优势的组合以进一步提高科学回报。目前 NASA 和 DoD 赞助的 NTP 系统计划将使用原型和飞行演示发动机来验证设计，从而使该技术成熟。这些原型发动机将在正确的推力范围内发挥性能，从而允许用作低风险推进级，支持高回报的深空科学任务。此外，与高浓缩铀 (HEU) 燃料相比，使用低浓缩铀 (LEU) 燃料可降低发动机开发、鉴定、验收和发射的成本，并降低与扩散管理相关的风险。
地球围栏：非机密深空雷达能力的全球扩展
我们描述了 ThothX (thothx.com) 的新型深空雷达技术 Earthfence 的全球扩张。Earthfence 是一种软件定义的脉冲压缩雷达技术，使大口径天线的操作员能够将其重新用于 GEO 单基地雷达。Earthfence 最初由 ThothX 位于渥太华附近的 46 米抛物面天线开发，目前已部署在该天线上，这是加拿大最大的全可控天线，可观测范围达一亿米的驻留空间物体，并提供近乎实时的米级范围精度，具有业界领先的延迟、节奏和自动化。该解决方案在 C 波段运行，完全数字化，雷达回波脉冲在低噪声放大后以复杂正交形式数字化，并转发给超级计算机集群进行分析，该超级计算机集群应用了包括脉冲解压缩在内的雷达处理算法。该系统无需人工干预即可将结果实时传输到包括统一数据库在内的存储库，ThothX 定期在 Sprint 高级概念训练 (SACT) 活动期间提供对 GEO 航天器的雷达观测数据，这是太空部队和商务部的一项联合举措。与传统雷达相比，Earthfence 采用新颖的硬件技术和非常低的放大器功率水平，几乎无法被观察目标探测到，因此它具有固有的抗干扰性。Earthfence 的高精度结果仅依赖于对氢原子钟频率标准的校准。