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World File Search System轨道碎片
从臭氧层损耗到轨道碎片
1. 引言 随着太空环境的使用和商业化程度不断提高，以及太空发射的便利性不断提高，地球轨道上的活跃卫星和轨道碎片数量也不断增加。轨道碎片是指在地球轨道或重新进入地球大气层的人造非功能性物体（包括碎片和元素）；自太空探索初期以来，碎片的数量远远超过在轨运行的航天器 [1]。2022 年 7 月，美国空间监视网络的太空物体目录（仅考虑直径大于 5 厘米的碎片）报告了 8,943 艘航天器和 16,393 块轨道碎片。巨型星座（可能包括数万颗联网卫星的舰队）的计划部署标志着卫星运行范式的转变，并将加速已经高度拥挤的低地球轨道 (LEO) 的密集化。随着卫星轨道上越来越拥挤的活跃航天器和轨道碎片，发生碰撞的风险也在增加。碎裂事件可能会产生更多的碎片，有可能导致凯斯勒综合症，这是一种假设的最坏情况（由唐纳德·凯斯勒博士于 1978 年首次提出），即一系列连锁碰撞及其产生的碎片云可能会使地球轨道无法使用 [2]。凯斯勒事件的直接后果可能是深远的，使电信、宽带互联网和天气预报等地面服务陷入瘫痪，同时也妨碍未来的太空利用或探索 [3]。尽管人们越来越意识到轨道碎片带来的风险，但由于监管和政策环境落后于太空的快速发展，减轻和防止碎片的努力受到限制。国际协议和国家立法旨在确保在人烟稀少的太空环境中安全运行，而这种环境与当今拥挤的轨道领域越来越不相似。 1967 年《外层空间条约》和随后的 1976 年《责任公约》构成了国际空间法的基础，确认了空间物体的所有权，但并未直接涉及轨道碎片。根据这些规则，发射国对在其境内发射的物体拥有所有权，其他国家未经发射国同意不得收集这些物体 [3]。此外，发射国有责任赔偿其空间物体造成的损害。在考虑这些空间法基本原则如何适用于轨道碎片时，仍然存在不确定性：尽管大多数国家认为轨道碎片是空间物体，但《外层空间条约》和《责任公约》并未提供明确的定义，而且由于我们对大多数空间物体的跟踪和识别能力有限，在发生碰撞时识别发射国变得很复杂。如果没有监管要求或其他直接激励措施来防止轨道碎片，航天器所有者、运营商和发射提供商在遵守减少轨道碎片产生和风险的自愿准则方面进展缓慢。欧洲空间局 (ESA) 报告称，估计近地轨道上 30% 到 70% 的有效载荷（不包括载人航天）在报废时遵守脱轨准则。ESA 进一步指出，遵守碎片缓解措施的比例正在提高，但仍不足以在长期内显著降低碰撞风险 [2]。轨道碎片带来的挑战与臭氧层损耗等全球环境挑战有着内在的相似之处。司法当局和国际机构不应因为收益不确定而推迟行动，而应行使预防原则——环境法的一项长期信条——该原则建议各国采取行动解决构成长期环境威胁的环境问题，即使没有证据表明会发生危害 [4]。 《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的签署和随后的实施是一个显著的例子，表明国际社会有效地动员起来，即使在科学不断发展和不确定的情况下，也致力于解决人类活动对环境造成的有害影响。2022 年 5 月，加伯和兰德发表了一篇论文，建议研究蒙特利尔
国家轨道碎片研发计划
科学技术政策办公室（OSTP）是由1976年的《国家科学与技术政策，组织和优先权法》建立的，目的是为总统执行办公室内的总统和其他人提供有关经济，国家安全，国土安全，国土安全，健康，外交关系，环境以及技术恢复和资源的建议。OSTP领导机构间科学和技术政策协调工作，协助管理和预算办公室对预算的联邦研究和发展进行年度审查和分析，并作为总统在联邦政府的主要政策，计划和计划方面的科学和技术分析和判断的来源。更多信息可从http://www.whitehouse.gov/ostp获得。
美国空军遵守轨道碎片减缓……
美国空军遵守轨道碎片减缓标准规范 Quentin Verspieren 1 东京大学公共政策研究生院 摘要 美国政府轨道碎片减缓标准规范 (ODMSP) 是一套技术指南，旨在为在正常运行和意外爆炸期间减缓碎片产生、避免在轨碰撞以及任务后处置提供指导。该规范基于之前的 NASA 指南，于 2001 年通过，并于 2019 年底修订，增加了第五部分，考虑了大型星座、近距离操作、在轨服务等。它们是受美国政府监督和控制的太空活动的主要碎片相关要求，如 2010 年 6 月 28 日的《国家空间政策》中明确要求的那样。不过，后者授权赞助太空活动的机构负责人批准 ODMSP 的“例外”。对于美国空军而言，豁免应由空军部长向国防部长提出申请。国防部副部长将根据授权评估该提案并决定是否批准豁免。任何批准都应通知国务卿。本文调查了过去十年中美国空军豁免的归属。换句话说：自 2010 年颁布国家太空政策以来，美国空军的情况如何
基于激光系统使小型轨道碎片脱离轨道
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如果轨道碎片破坏了卫星怎么办？
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
超高速发射器卫星结构轨道碎片特性
高质量的复合材料在太空应用中已经使用了几十年，主要用于载人航天器、卫星结构和航天运载火箭。它们在运载火箭中有着广泛的应用，例如固体火箭发动机和燃料和气体压力容器。许多复合材料用作重返大气层的车辆的热保护系统。碳纤维复合材料通常用于卫星结构及其有效载荷系统。1 卫星的总线结构由铝蜂窝芯和复合材料蒙皮制成。其他需要尺寸稳定性的结构由增强复合材料制成。图 1 描述了复合材料在先进空间结构中的应用示例，以及如何确定它们在受到超高速碎片影响时的性能。这些复合材料有助于在太空极端温度下保持极端尺寸稳定性。2 对更大复合结构的需求促使开发高质量的复合结构，这些结构可以用更少的接头制造这些组件，从而增加使用复合结构的好处。3
激励轨道碎片评估和修复的政策
太空碎片有可能破坏有价值的太空基础设施，但是碎片造成的损害不是不可避免的。科学界对如何防止创建新碎片并限制现有碎片的影响有想法，但是政府采取行动才能通过这种愿景来实现这种愿景。本文解开了我们如何知道我们知道的知识，以最终讨论政策制定者如何利用卫星和碎片对轨道环境带来的长期风险的预测，以更有效地为操作员开处方行为。对可持续性的经济激励措施，包括税收和上限和贸易体系，有可能极大地利用太空任务的安全性和可靠性，但它们带来了各种政治和经济挑战，尤其是在国际层面上。现在是确定碎片管理政策战略的关键时机，因为在近期的谈判可能会设定有价值的先例
轨道碎片修复的成本和收益分析 - NASA
然后，我们通过分析两种情景估计了执行碎片修复的益处。对于大型碎片修复，我们估计了移除低地球轨道 (LEO) 中 50 个统计上最令人担忧的废弃物体的益处 (McKnight 等人2021)，而对于小型碎片修复，我们估计了从 450-850 公里高度移除 100,000 块 1-10 厘米碎片的益处。在这两种情况下，都假设所有碎片都得到预先修复，并且益处会在接下来的几年中累积。虽然这不是现实中碎片修复的方式，但它消除了计算与缓慢修复碎片相关的益处的复杂性，并且对修复成本影响不大。如果消除这一假设，我们对修复方法之间的相对成本和益处的评估不太可能发生重大变化。
新太空时代秩序中的轨道碎片缓解措施......
背景：在此复议令中，联邦通信委员会 (Commission) 处理了波音、EchoStar、休斯、Planet、Spire 和 Telesat（联合请愿书）、SpaceX 和 Kuiper 为响应委员会的 2020 年轨道碎片缓解令而提出的三份复议请愿书。联合请愿书要求委员会重新考虑与卫星机动性、大型系统处置可靠性、部署设备的使用和某些类型液体有关的信息披露要求。SpaceX 寻求重新考虑或澄清委员会的轨道碎片缓解规则，这些规则适用于寻求进入美国市场的非美国许可卫星系统。最后，Kuiper 寻求通过一项新规则，解决与大型非地球静止轨道 (NGSO) 星座的轨道分离有关的问题。
新太空时代轨道碎片减缓第二部分...
背景：人们普遍认识到，轨道碎片的挑战日益严峻，对我们国家的太空雄心构成了重大风险。截至去年年底，目前有 4,800 多颗卫星在轨道上运行，而未来卫星数量的增长预测表明，未来还会有更多卫星在轨道上运行。随着太空物体数量的增加，发生碰撞的概率也在增加。目前，建议低地球轨道卫星的运营商确保其航天器在完成任务后 25 年内重新进入地球大气层。作为我们持续努力减轻轨道碎片产生的一部分，第二份报告和命令将把卫星任务后处置所需的时间缩短至五年。