17 James Mason 等人,《轨道碎片与碎片碰撞避免》1;Mark Garcia,《空间站:太空碎片和载人航天器》(国际空间站 (ISS),2017 年)https://www.nasa.gov/mission_pages/station/news/orbital_debris.html 于 2020 年 3 月 31 日访问; Melissa Kemper Force,《主动清除太空垃圾:当同意不是一种选择时》(2016 年)29 《航空航天律师》1。18 O’Flaherty,俄罗斯航天器跟踪美国间谍卫星引发间谍恐惧 https://www.forbes.com/sites/kateoflahertyuk/2020/02/05/space-espionage-fears-as-russian- spacecraft-starts-stalking-us-spy-satellite/#5e59d8004028 19 Ross Liemer 和 Christopher F Chyba,《可核实的反卫星武器有限试验禁令》(2010 年)33 《华盛顿季刊》149
虽然在整个空间中都存在空间碎片,但地球周围有大量积聚,尤其是在大多数空间操作发生的低地球轨道(LEO)中。这也归因于过去十年中小型航天器的发射节奏增加以及近期星座的激增。改善了空间的访问,使狮子座易于使用,对于更多的国家,组织和机构推出小型航天器,这增加了相关的空间碎片风险和威胁。轨道碎屑的积累的估计值表明,直径为1 - 10厘米的大约1,100,000个物体,直径> 10 cm的36,500块超过36,500块,在地球静止,赤道和狮子座高度之间位于轨道上(1)。图13.1显示了地球周围轨道碎片的表示。此外,由于大气阻力仅在<250 km(2)时,空间碎片的轨道寿命可能非常长。
首席技术专家的信 .............iii 简介 .............................v TX01:推进系统。........................1 TX02:飞行计算和航空电子设备。..............15 TX03:航空航天动力和储能。.......27 TX04:机器人系统。...。。。。。。。。。。。。。。。。。....35 TX05:通信、导航和轨道碎片跟踪和特性描述系统 ................51 TX06:人类健康、生命支持和居住系统 .......................65 TX07:探索目的地系统。...........83 TX08:传感器和仪器。...................95 TX09:进入、下降和着陆 ...............105 TX10:自主系统 ....................115 TX11:软件、建模、仿真和信息处理 ..................127 TX12:材料、结构、机械系统和制造 ....................145 TX13:地面、测试和表面系统。........157 TX14:热管理系统。...........173 TX15:飞行器系统 .................185 TX16:空中交通管理和射程跟踪系统 ..................195 TX17:制导、导航和控制 ...........201 首字母缩略词 ..。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。222 致谢。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。225
目前,全球太空监测网络只能追踪 10 厘米以上的碎片,绝大多数太空物体都无法追踪。截至 2022 年 12 月,地球轨道上估计有 1.3 亿个物体,其中只有 32,290 个被编入目录。2021 年初,国际空间站 (ISS) 操作员在空间站机械臂上发现了一个由未追踪的碎片造成的大洞,这凸显了这些隐藏物体可能造成的危险。动能反卫星武器有可能产生大量碎片。中国 2007 年的反卫星导弹试验产生了有史以来最大的单次碰撞碎片场,有超过 3,000 块可追踪的碎片。包括国际空间站在内的多艘航天器已进行机动以避开碎片。俄罗斯 2021 年的反卫星导弹试验产生了超过 1,500 块可追踪的轨道碎片和可能数十万个较小的物体。
首席技术专家的信 .............iii 简介 .............................v TX01:推进系统。........................1 TX02:飞行计算和航空电子设备。..............15 TX03:航空航天动力和储能。.......27 TX04:机器人系统。...。。。。。。。。。。。。。。。。。....35 TX05:通信、导航和轨道碎片跟踪和特性描述系统 ................51 TX06:人类健康、生命支持和居住系统 .......................65 TX07:探索目的地系统。...........83 TX08:传感器和仪器。...................95 TX09:进入、下降和着陆 ...............105 TX10:自主系统 ....................115 TX11:软件、建模、仿真和信息处理 ..................127 TX12:制造、材料和结构 .......................145 TX13:地面、测试和表面系统。........157 TX14:热管理系统。...........173 TX15:飞行器系统 ..................185 TX16:空中交通管理和射程跟踪系统 ...................195 TX17:制导、导航和控制 ..........201 缩写词。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。222 致谢。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。225
提供完整的卫星和轨道碎片普查始于高效探测这些物体并可靠地确定其轨道(空间域感知或 SDA)。荷兰皇家空军 (RNLAF) 表示需要开发一种能够为 SDA 做出贡献的系统。广域、高节奏的天文勘测监测了大部分天空,为轨道确定提供了一个有前途的平台。例如,智利的 MASCARA 仪器使用五台固定的广角摄像机以 6 秒的节奏连续监测当地夜空。在这些图像中,卫星由于其长条纹状外观而易于与其他物体区分开来。但是,为了最大限度地发挥这些丰富数据的实用性,应几乎即时提取有关卫星的信息。我们开发了一种新颖的管道,可以几乎即时自动检测卫星条纹并从天文数据中提取位置信息。我们在本文中解决的主要挑战如下:处理速度(即跟上传入的数据流)和卫星天空位置自动提取的准确性。
摘要 近十年来,自修复材料在空间应用领域变得极具吸引力,这是由于其技术的发展以及随之而来的空间系统和结构设计可能性,这些系统和结构能够在与微流星体和轨道碎片撞击、意外接触尖锐物体、结构疲劳或仅仅是由于材料老化而造成损坏后进行自主修复。将这些新材料整合到航天器结构设计中将提高可靠性和安全性,从而延长使用寿命和任务。这些概念将为建立新的轨道站、在月球上定居和人类探索火星带来决定性的推动力,从而实现新的任务方案。本综述旨在介绍最新、最有前景的空间应用自修复材料和相关技术,以及与它们当前的技术局限性以及空间环境的影响相关的问题。在介绍太空探索和自修复概念的前景和挑战之后,简要介绍了空间环境及其对材料性能的可能影响。然后对自修复材料进行详细分析,从一般的内在和外在类别到具体的机制。
小型卫星以集群形式发射,这些集群称为星座,与单颗卫星相比,它们可以覆盖和连接更大的地球区域。2018 年发射了 328 颗小型卫星,是 2013 年至 2017 年每年平均发射数量的两倍,占当年发射的所有卫星的 69%。一些市场预测表明,到 2030 年,在轨小型卫星的数量将呈指数级增长。这一趋势主要归因于微电子技术的进步、开发和制造周期的缩短以及发射成本的降低。联邦和国际监管机构已经收到了未来五年向低地球轨道发射数千份商业小型卫星的申请。目前已有 1,300 多颗卫星在轨运行,包括载人国际空间站 (ISS),拥堵问题日益严重,可能造成轨道碎片、防撞以及指挥和控制所需的有限无线电频率分配等问题。
Starfish Space 为报废卫星提供在轨卫星服务,用于清理轨道碎片、管理太空交通和延长现有卫星的寿命,从而减少地球轨道和地月空间中的废弃物体数量,并最大限度地提高功能性航天器的利用率。目前,卫星服务预计将成为一个收入 143 亿美元的行业,1 尚未分配专用频谱供在轨优先使用。这给这一新兴行业领域带来了巨大的行政障碍。这条评论提供了 Starfish Space 作为行业运营商的观点,该公司预计最早在 2025 年提供商业卫星服务。Starfish Space 建议 NTIA 审查用于“地球观测”的 X 波段频谱分配,以允许非地球观测但由视觉驱动的卫星(例如服务卫星)使用允许图像下行的频率。还呼吁考虑使用 S 波段和 UHF 为这些航天器上的遥测、跟踪和指挥 (TT&C) 功能提供专用频谱。
过去十年,小型卫星创新发展迅速,但直到最近,卫星许可程序才落后于技术创新,在系统开发的早期阶段给小型卫星运营商带来了巨大的监管和财务负担。2019 年末,联邦通信委员会 (FCC) 通过了一项规则,为符合某些标准的小型卫星制定了新的可选许可程序,例如湿重不超过 180 公斤、在轨寿命较短以及轨道碎片风险较低。符合这些和其他标准的卫星系统可以根据简化的申请流程申请 FCC 授权或美国市场准入,费用较低,从而降低合格运营商的进入门槛,并实现低成本卫星系统的部署。这一新的许可程序是对 FCC 现有卫星授权程序的补充,包括其实验性(第 5 部分)、业余(第 97 部分)和标准商业卫星许可程序(第 25 部分)。寻求在美国提供服务的小型卫星运营商现在有多种许可方案可供选择,并且需要选择最符合其运营和频谱需求的许可程序。