1. 大量新的和现有的商业技术都依赖于与航天器的可靠通信。轨道碎片会对通信的成本、完整性和可靠性产生负面影响,而轨道碎片对运行中的航天器构成了日益严重的威胁。随着越来越多的卫星发射和新卫星技术的开发,太空环境在新太空时代继续变化和发展。我们今天通过的法规旨在确保委员会有关无线电通信的行动(包括为美国航天器颁发许可证和允许非美国航天器进入美国市场)能够减缓轨道碎片的增长,同时不会对新的卫星项目造成过度的监管障碍。这一行动将有助于确保委员会的决定符合公众对太空的利益,使未来的卫星和系统以及这些系统向公众提供的众多服务仍然可行。
3。2018年11月19日,委员会在IB Diep No.18-313关于在新空间时代缓解轨道碎片的18-313。7,它是自2004年通过采用以来委员会的轨道碎片规则的首次全面研究,并旨在根据卫星许可过程中获得的经验以及缓解指南,实践和技术的各种改进的经验来改进和阐明这些规则。在审查了针对2018年NPRM的记录和公众评论之后,包括一些参与请愿书重新审议的当事方提出的个人评论,委员会于2020年4月23日通过了轨道碎片命令。8 At the same time, the Commission also adopted a Further Notice of Proposed Rulemaking ( FNPRM ), which sought further comment on adopting rules concerning the probability of accidental explosions, the total probability of collisions with large objects, maneuverability above a certain altitude in low-Earth orbit (LEO), post-mission orbital lifetime, casualty risk, indemnification, and performance bonds for successful disposal.9月9日
4. 我们认为,严格遵守任务后处置指南是帮助稳定轨道碎片环境的有效工具。目前,建议在低地球轨道上运行物体的运营商确保其航天器在任务后立即从轨道上移除,或留在轨道上,该轨道将在 25 年内衰减并重新进入地球大气层,以减轻更多轨道碎片的产生。但是,我们认为,让卫星在低地球轨道上脱离轨道数十年已不再可持续。因此,在本第二份报告和命令中,作为我们持续努力减轻轨道碎片产生的一部分,我们将低地球轨道空间站 3 任务后处置的 25 年基准缩短为 5 年。我们今天通过的法规旨在确保委员会有关无线电通信的行动(包括为美国航天器颁发许可证和允许非美国航天器进入美国市场)促进外层空间的可持续利用,而不会对新卫星企业造成过度的监管障碍。委员会的这一行动进一步维护了公众的利益,即保留未来卫星和系统的可行选择以及这些系统向公众提供的众多服务。
25 年规则《美国轨道标准实践》确保卫星物体的寿命不超过 25 年,但在国际层面上,是否有必要要求更高级别的权威和更严格的合规水平来减少轨道碎片的增长(Hildreth 和 Arnold 2014,第 8 页)。美国与 NASA 和国防部一起制定了广泛的政策、实践和指导方针,以确保所有太空运营商都在减少轨道碎片。自 1994 年以来,NASA 是 IADC 的创始成员,并在 COPUOS 的科学和技术委员会 (STSC) 领导了关于该主题的讨论。NASA 在研究和开发相关技术标准方面处于领先地位,并向 STSC 通报需要解决的问题,旨在更新指南(Compendium 2019,第 63 页)。
2021年11月15日,俄罗斯的反卫星测试造成了1,500多个轨道碎片,威胁着国际空间站的机组人员。船员在胶囊中被庇护的机组人员不得不撤离(眨眼2021)。到目前为止,人类太空任务已经产生了8000吨轨道碎片(NASA 2020)。Moreo-ver是“太空旅游”的曙光,该术语被最近的太空任务推广,标志着太空工业化时代的加速度(SpaceX24 2021)。最近的报告集中在太空碎片引起的太空碰撞上,但实际上,关于太空工业对地球环境的影响实际上很少讨论(NASA 2021A; MSN 2021)。在这里,我们回顾了太空碎片对地球环境的影响。大约23,000个比垒球大的物体,大约10厘米,总重8000吨,实际上以每小时17,500英里的速度绕地球绕地球(NASA 2020,2021b)。通过反思和散射阳光,人造的太空物体和碎屑使
太空旅行的日益普及带来了重要的创新发现,然而太空中不断增加的碎片对低地球轨道的安全构成了威胁。该项目旨在通过多方面的方法解决轨道碎片问题。该项目将考虑独特的碎片减缓和清除解决方案,描述当前处理卫星在使用寿命结束后脱离轨道和空间交通管理的政策。此外,它从技术角度解决了这个问题,包括对现有碎片和当前清除解决方案(成功和失败)进行分类。通过这个项目,我们希望通过向管理官员提出轨道碎片减缓和卫星清除政策,在地方和国家空间法中实施积极的变化。在技术方面,我们将根据对现有解决方案的研究,集思广益,提出碎片清除概念,最终将形成我们设计的可行原型。这项研究的另一个成果是提供有关空间碎片主题的教育资源,揭示问题。随着我们继续了解太空中现有的碎片,信息收集工作正在进行中。
轨道碎片是指任何绕地球运行的人造太空物体,不再具有任何有用的用途 [1]。轨道碎片对所有太空任务都构成威胁,包括情报界 (IC) 的任务。低地球轨道 (LEO) 的平均撞击速度为 22,500 MPH,即使是最小的碎片也会造成严重损害,0.2 毫米的油漆碎片撞击 STS-71 时产生的直径为 3.8 毫米的坑洞就是明证 [2]。目前,有超过 1 亿个大于 1 毫米的物体绕地球运行,[3, 4] 但据估计,目前追踪到的可能造成任务终止损害的碎片不到 1% [5]。此外,由于近地空间环境的动态和多变性,预测碎片的轨迹极其困难,需要持续监测 [6]。虽然目前可以探测和追踪大于 10 厘米的碎片,但目前的能力不足以追踪较小的碎片 [7]。太小而无法追踪的碎片通常被称为“致命的不可追踪碎片”(LNT),[8] 会对航天器造成严重损害,甚至危及太空任务。探测、跟踪和表征 LNT 碎片将有助于全球宝贵太空资产的更安全运行 [9]。
• 建立太空局:在主席罗森沃塞尔的领导下,为了应对委员会面前日益增多且新颖的卫星应用,该机构成立了有史以来第一个太空局。该局旨在支持美国在太空经济中的领导地位,促进解决卫星政策的长期技术能力,并改善与其他机构在这些问题上的协调。FCC 是世界上第一个建立太空局的电信机构。 • 创造单一网络未来:FCC 一致通过了一项名为“太空补充覆盖”的新监管方案,这使其成为世界上第一个发布框架的监管机构,该框架使用以前仅分配给地面服务的频谱将卫星直接连接到消费者手机。 • 更新轨道碎片缓解和空间可持续性规则:FCC 将低地球轨道卫星在完成任务后可以在轨道上停留的时间从 25 年缩短至 5 年。执法局还向一家未能遵守其轨道碎片缓解计划的公司发出了第一张罚单。
摘要 轨道碎片由太空中废弃的人造物体组成,对关键的空间基础设施造成严重的运行风险。轨道碎片的存在会导致航天器运行成本增加,因为需要采取额外的努力,例如提高卫星轨道或增加屏蔽或其他方法,以保护重要的太空资产免受即将发生的碎片碰撞。其中一些碎片是由于宇航员在空间站进行维护操作时掉落工具而产生的。根据物体在掉落前所受的力/速度条件,它们可能会被转移到不同的轨道或进入地球大气层。这些物品的丢失可能会造成不利影响,因为它不仅会产生不必要的碎片,还会将关键的维护操作延迟到下一次补给任务的到来。本文旨在探索使用吞噬机制作为空间站机械臂末端执行器的可行性,以便在未来的空间站工作中回收此类丢失物品。重点介绍吞噬末端执行器机制的设计,使用 Bricard 机制作为基础单元。夹持器设计为使用单个旋转致动器来驱动,以完全吞噬碎片。本文还介绍了吞噬夹持器的实现方面,并将其用于地面碎片捕获实验/演示。
美国宇航局有多个负责太空可持续性的组织。任务理事会执行航天任务并开发相关技术。总工程师办公室和安全与任务保障办公室是技术主管部门,制定与碎片减缓相关的政策。会合评估风险分析计划办公室和多任务自动深空会合评估流程致力于防止美国宇航局的无人航天器与被跟踪的太空物体相撞。约翰逊航天中心飞行运营理事会的轨迹运营官致力于防止美国宇航局的载人航天器与被跟踪的太空物体相撞。轨道碎片计划办公室描述轨道碎片环境并支持碎片减缓。技术、政策和战略办公室进行分析,为太空可持续性的政策和技术投资决策提供信息。发射服务办公室采购运载火箭并评估其相关的轨道碎片风险。此外,发射服务办公室还负责协调 NASA 对联邦航空管理局、国家海洋和大气管理局、联邦通信委员会和国家电信和信息管理局颁发的所有轨道级联邦许可的审查和建议。总法律顾问办公室提供法律建议。国际和机构间关系办公室负责协调国际和机构间伙伴关系、白宫政策制定和联合国活动。