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保罗·尼尔森 诺斯罗普·格鲁曼空间系统公司工程总监 – 数字化转型
纳尔逊于 2018 年中期通过收购轨道 ATK 加入诺斯罗普·格鲁曼公司，不久后担任诺斯罗普·格鲁曼公司的首席技术策略师、NG 研究员，领导建立了基于云的集成数字环境，供全公司使用，直至 2022 年。在轨道 ATK，纳尔逊是产品生命周期管理 (PLM) 学科的技术研究员。纳尔逊在轨道 ATK 工作了 10 多年，有幸参与了多个令人惊叹的项目，包括航天飞机、三叉戟 D5 导弹、太空发射系统、猎户座发射中止和多个商业项目，以满足他们基于模型的数据管理需求。
空间系统集成办公室（SSIO）
我们在太空采购方面的三大优先事项包括：加快采购速度，以便更快地提供新的能力，超越我们的对手，保持我们从太空获得的技术优势；使我们的太空架构更具弹性，以便在危机和冲突时期能够依靠它；将我们的太空架构与其他作战领域和国防部的作战需要相结合，为我们的作战人员提供战略优势。
TAP 实验室阿波罗计划.pdf - 空间系统司令部
摘要：空间系统司令部邀请工业界、学术界和其他各方通过阿波罗计划合作推进空间领域意识的进步。第一个为期三个月的创新周期于 10 月 26 日在 SSC 新开设的位于科罗拉多斯普林斯的空间领域意识工具、应用和技术 (TAP) 实验室启动。详细信息和在线申请可在 www.sdataplab.org 上找到。科罗拉多州科罗拉多斯普林斯——空间系统司令部 (SSC) 是美国太空军 (USSF) 负责获取、开发和交付弹性太空能力的战地司令部，现正在接受其首届阿波罗计划队列的申请。详细信息和在线申请可在 www.sdataplab.org 上找到。阿波罗计划是一个自愿的协作技术加速器，它将美国公司、大学附属研究中心 (UARC)、联邦资助的研究和开发中心 (FFRDC)、行业专家和太空部队守护者聚集在一起，以解决空间领域意识方面的关键挑战。在 SSC 新开设的空间领域感知工具、应用和技术 (TAP) 实验室中，双方通过三个月的创新周期促进合作。第一轮创新周期于 10 月 26 日开始。填补空间领域感知方面的空白是国防部的首要任务。SSC TAP 实验室负责人肖恩·P·艾伦少校表示，阿波罗计划旨在通过为工业界、学术界和政府提供工具和数据丰富的“沙盒”来快速填补这些空白，以快速制定、测试和验证解决方案。艾伦说：“每个创新周期都针对技术水平就绪度 (TLR) 为 4 或以上的解决方案，这些解决方案旨在解决提前提供给每个群体的特定挑战陈述。”阿波罗计划第一批任务的挑战陈述涉及太空发射监管、物体识别和决策工具，具体如下：太空发射监管：使用未分类的新数据、融合和分析技术（地震、电离层、次声波、GPS 遥测、射频、中微子等），在几秒钟内探测到太空发射。探测到发射后，预测上升轨迹、中间轨道和最终轨道。将这些预测提供给空间领域感知传感器，作为在几秒到几分钟内重新捕获和跟踪运载火箭的“提示”。对这项技术的投资是合理的，因为商业空间领域感知企业不存在发射检测或早期“提示”能力。这种能力
是时候将空间系统指定为关键基础架构
十多年前，美国国家安全空间战略警告说，空间将变得更加“拥挤，竞争和竞争”。 3该警告被证明是有先见之明的，但美国政府做得不足以适应这一现实。美国太空系统的主要部分仍未被指定为关键基础架构，也没有受到指定所需的关注或资源。当今的大多数太空系统都是在空间是冲突中的庇护所的前提下开发的，但事实并非如此。俄罗斯和中国的威胁正在增长。这两种专制权力都将美国和合作伙伴太空系统放在了十字准线中，如他们对反卫星（ASAT）能力的测试所证明的那样。美国需要采取更一致，更连贯的方法来实现有关太空系统基础设施的风险管理和公私协作。
自主，混合空间系统故障和异常检测，诊断，根本原因确定和恢复
空间情境意识（SSA） /太空领域意识（SDA）的重要组成部分是对友好资产的真实地位以及是否受到任何资产的攻击知识。因此，重要的是要检测故障和其他异常，并确定所涉及的组件以及根本原因以及该根本原因是否可能是外部攻击。在太空冲突期间，与卫星的通信可能会受到破坏，要求它们聪明，自主地“照顾自己”，即有效地检测出故障，诊断其根本原因，并自动地制定和执行恢复计划，而不必与地面控制器进行沟通。这种缺乏沟通类似于月球流浪者和电力系统，在这种情况下，地形和其他因素可能会破坏交流。
开发智能空间系统：未来任务的调查和评估标准
太空探索继续激发先进技术的发展，以探索宇宙。从登月和火星探测器到最近成功部署詹姆斯韦伯望远镜，太空探索继续突破科学和技术的极限，为探索银河系铺平道路。虽然我们已经看到巨大的进步和障碍被打破，但如果没有机载智能能力来实现复杂的系统任务，我们在优化科学发现方面的能力仍然有限。在本文中，我们重点关注人工智能技术和跨学科方向，以激发太空应用的研究和开发。本文试图弥合两个不同的研究领域，通过全面概述现有技术并展示未来发展的战略标准来促进智能空间系统的发展。
超凡设计：弥合空间系统工程与参与式设计实践之间的差距
[1] Harald Köpping Athanasopoulos。2019 年。《月球村和太空 4.0：‘开放概念’是开展太空活动的新方式吗？》太空政策 49（2019 年），101323。[2] Edward Bachelder、David H Klyde、Noah Brickman、Sofia Apreleva 和 Bruce Cogan。2013 年。融合现实以增强飞行测试能力。在 AIAA 大气飞行力学 (AFM) 会议上。5162。[3] Leonie Becker、Tommy Nilsson、Paul Demedeiros 和 Flavie Rometsch。2023 年。增强现实服务于人类在月球上的操作：来自虚拟试验台的见解。在 2023 年 CHI 计算系统人为因素会议的扩展摘要中。1-8。 [4] Loredana Bessone、Francesco Sauro、Matthias Maurer 和 Matthias Piens。2018 年。月球及以外地区实地地质探索的测试技术和操作概念：欧空局 PANGAEA-X 活动。载于欧洲地球物理联合会大会摘要。4013 年。[5] D Budzyń、H Stevenin、Matthias Maurer、F Sauro 和 L Bessone。2018 年。欧空局为月球太空行走模拟制作月球表面地质采样工具原型。载于第 69 届国际宇航大会 (IAC)，德国不来梅。[6] Andrea EM Casini、Petra Mittler、Aidan Cowley、Lukas Schlüter、Marthe Faber、Beate Fischer、Melanie von der Wiesche 和 Matthias Maurer。2020 年。欧空局的月球模拟设施开发：LUNA 项目。空间安全工程杂志 7, 4 (2020)，510–518。[7] David Coan。2022 年。NEEMO 22 EVA 概述与汇报。技术报告。[8] Brian E Crucian、M Feuerecker、AP Salam、A Rybka、RP Stowe、M Morrels、SK Mehta、H Quiriarte、Roel Quintens、U Thieme 等人。2011 年。ESA-NASA“CHOICE”研究：在南极内陆康科迪亚站过冬，作为太空飞行相关免疫失调的类似物。在第 18 届 IAA 人类进入太空研讨会上。[9] Enrico De Martino、David A Green、Daniel Ciampi de Andrade、Tobias Weber 和 Nolan Herssens。 2023. 模拟低重力环境下的人体运动——弥合太空研究与地面康复之间的差距。神经病学前沿 14 (2023)，1062349。[10] Gil Denis、Didier Alary、Xavier Pasco、Nathalie Pisot、Delphine Texier 和 Sandrine Toulza。2020. 从新太空到大太空：商业太空梦想如何变成现实。宇航学报 166 (2020)，431–443。[11] Dean B Eppler。1991. 月球表面作业的照明限制。 NASA STI/Recon 技术报告 N 91（1991），23014。[12] Barbara Imhof、Waltraut Hoheneder、Stephen Ransom、René Waclavicek、Bob Davenport、Peter Weiss、Bernard Gardette、Virginie Taillebot、Thibaud Gobert、Diego Urbina 等人。2015 年。月球行走与人机协作任务场景与模拟。在 AIAA SPACE 2015 会议和博览会上。4531。[13] Curtis Iwata、Samantha Infeld、Jennifer M Bracken、Melissa McGuire、Christina McQuirck、Aron Kisdi、Jonathan Murphy、Bjorn Cole 和 Pezhman Zarifian。2015 年。并行工程中心基于模型的系统工程。在 AIAA SPACE 2015 会议和博览会上。4437。[14] Juniper C Jairala、Robert Durkin、Ralph J Marak、Stepahnie A Sipila、Zane A Ney、Scott E Parazynski 和 Arthur H Thomason。2012 年。在 NASA 中性浮力实验室进行 EVA 开发和验证测试。第 42 届国际环境系统会议 (ICES)。[15] Hyeong Yeop Kang、Geonsun Lee、Dae Seok Kang、Ohung Kwon、Jun Yeup Cho、Ho-Jung Choi 和 Jung Hyun Han。2019 年。跳得更远：在失重沉浸式虚拟环境中向前跳跃。2019 年 IEEE 虚拟现实与 3D 用户界面 (VR) 会议。699–707。https://doi.org/10.1109/VR.2019.8798251 [16] Lin-gun Liu。 2022. 火星和月球上的水。陆地、大气和海洋科学 33, 1 (2022), 3。[17] Erin Mahoney。2022. 美国宇航局将在亚利桑那州沙漠进行阿尔特弥斯月球漫步练习。https://www.nasa.gov/feature/nasa-to-practice-artemis- moonwalking-roving-operations-in-arizona-desert
![评估卫星和空间系统对关键基础设施的影响[CI]：风险管理对于 CI 系统安全来说既不是谜也不是谜](/simg/7/778c33e29a4ad742526b3778b1b5a1c0fff00979.webp)
评估卫星和空间系统对关键基础设施的影响[CI]：风险管理对于 CI 系统安全来说既不是谜也不是谜
在应急管理和国土安全领域，我们几乎完全关注我们周围看到并每天依赖的重要基础设施系统是合理的。我们看不见但始终存在的是与该基础设施相连的数千个卫星平台和太空系统。乍一看，它们似乎与日常危害和灾难讨论无关，而且由于它们实际上位于地球之外，在永久轨道上漂浮和旋转，因此经常被排除在正常讨论和严肃研究之外。然而，我们的地面风险方程和估计可能无法充分考虑太空系统和卫星对关键基础设施 [CI] 的总体影响和相互影响。更具体地说，基于太空平台和卫星系统脆弱性的基础设施系统所带来的风险和危害可能被严重低估。至少，它改变了基础设施的保管任务和管理动态，因为在紧急运营方面，它提供了另一个值得关注的破坏、故障和崩溃的危机场所。
![评估卫星和空间系统对关键基础设施的影响[CI]：风险管理对于 CI 系统安全来说既不是谜也不是谜](/simg/f/f1dd9f221423f84a780cd3e939af03d7b650ba65.webp)
评估卫星和空间系统对关键基础设施的影响[CI]：风险管理对于 CI 系统安全来说既不是谜也不是谜
在应急管理和国土安全领域，我们几乎完全关注我们周围看到并每天依赖的重要基础设施系统是合理的。我们看不见但始终存在的是与该基础设施相连的数千个卫星平台和太空系统。乍一看，它们似乎与日常危害和灾难讨论无关，而且由于它们实际上位于地球之外，在永久轨道上漂浮和旋转，因此经常被排除在正常讨论和严肃研究之外。然而，我们的地面风险方程和估计可能无法充分考虑太空系统和卫星对关键基础设施 [CI] 的总体影响和相互影响。更具体地说，基于太空平台和卫星系统脆弱性的基础设施系统所带来的风险和危害可能被严重低估。至少，它改变了基础设施的保管任务和管理动态，因为在紧急运营方面，它提供了另一个值得关注的破坏、故障和崩溃的危机场所。
空间系统集成办公室 - SSIO
SSIO 使用战略指导、SWAC 部队设计、威胁评估、CONOP 和项目状态和计划，协调整个太空部队、我们的盟友和任务伙伴以及作战司令部，制定企业路线图、综合 POM 和企业推动者。₋ 综合 POM 为投资决策提供了清晰度，并有助于将有限的资源集中在最高优先级上，以实现 2026 年的复原力目标。₋ 企业路线图列出了未来的能力需求以及使用两年期频繁交付作战能力的综合方法。₋ 企业推动者提供集成整个太空企业系统所需的工具，例如数字工程环境、接口标准和工程审查委员会 ₋ SSIO 负责整合战斗管理通信、指挥和控制 (C3BM) 工作的空间组成部分。