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,我们估计了在低地球轨道上移除 50 个统计上最令人担忧的废弃物体的益处(McKnight 等人,2021 年),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。在这两种情景中,都假设所有碎片都先得到修复,并在接下来的几年中产生益处。虽然这并非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,并且对修复成本几乎没有影响。如果消除这一假设,我们对修复方法之间相对成本和益处的评估不太可能发生重大变化。
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
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
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。
NASA设施和基础设施(包括办公室,实验室,发射综合大楼,测试台和风隧道)是探索月球和火星,促进商业空间行业,进行航空航天研究以及研究地球和空间科学的必要组成部分。NASA管理了400亿美元的设施资产,库存了5,000多个建筑物和结构;但是,超过75%的基础设施超出了其设计寿命,截至2020年,该机构面临的延期维护积压为26.6亿美元。 为了应对这些挑战并减轻当前和将来的任务的风险,NASA的设施建设(COF)计划着重于通过合并成较少,更高效,更可持续的设施并修复失败的基础设施来使NASA的基础设施现代化现代化,以降低整体维护成本。NASA管理了400亿美元的设施资产,库存了5,000多个建筑物和结构;但是,超过75%的基础设施超出了其设计寿命,截至2020年,该机构面临的延期维护积压为26.6亿美元。为了应对这些挑战并减轻当前和将来的任务的风险,NASA的设施建设(COF)计划着重于通过合并成较少,更高效,更可持续的设施并修复失败的基础设施来使NASA的基础设施现代化现代化,以降低整体维护成本。
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
自2020年3月以来,由于中心和设施关闭,该机构面临着前所未有的挑战,并转移了其许多公务员和承包商劳动力的强制性远程姿势。COVID-19大流行导致员工的可用性,材料和供应链以及计划和项目时间表的中断,这些时间表延迟了发射准备日期和其他运营活动。尽管NASA经理包括计划的计划余量和项目计划以解决无法预见的情况,但在许多情况下,利润率不足以吸收大流行的影响,这是全世界继续愤怒的公共卫生紧急情况。对NASA的这些延迟和挑战的成本的一流估计估计近30亿美元。但是,直到COVID-19紧急情况下平息之前,NASA将无法量化大流行对其计划和项目的完全影响。
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。
与Globalpush一起商业化空间,人类正在将其发射到轨道上,而自然捕获速度比Naturalefects删除了它们。轨道碎片特别危险,因为它由于轨道对象之间的裂解而能够成倍增长。为了确保长期可访问性,必须积极去除高风险的物体以限制轨道碎片人群的生长。一种有源碎屑去除的方法是用束缚网捕获并将物体拖出轨道的。这项工作介绍了拟议的新型系绳配置部署动力学的验证。的束缚元素:通过质量弹簧连接的总体质量节点系统和绝对的网络涂层和一个绝对的坐标涂层模型。实验确定了系绳的部署运动的IRACCRICHAICY,并使用新型Tether设计进行了完整的捕获场景。
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