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专题报道 | 安全篇:太空碰撞,危险如何规避?

产品与服务系列专题报道




近年来,我国商业航天迎来了一系列新的突破,航天驭星也在用实际行动书写着新的篇章。

乘风破浪扬风帆,激流勇进正远航。

航天驭星启动《产品与服务系列专题报道》,报道分《系统篇》《安全篇》《定标篇》《装备篇》《通信篇》《数字篇》6个板块,向客户展示公司全球化布局、技术优势、软硬件产品、一体化服务能力等。敬请关注!


航天驭星:守护我国民商卫星在轨飞行安全

——航天驭星卫星碰撞预警及规避产品介绍

文/吴新林 


不断增长的空间碎片使得地球轨道资源拥挤不堪,对在轨航天器的安全运行产生威胁。据美国空间监视网公布数据,目前空间轨道中每日编目10厘米以上直径的空间物体近3万个。空间碎片具备极大的动能,厘米级及以上的空间碎片撞击,可导致航天器穿孔甚至解体,直至彻底损坏。厘米级及以下的空间碎片撞击,可导致航天器部分功能受损或失效,关键部件的受损也可能引起整星失效。

 

那么,面对如此多的空间碎片,如何才能避免卫星碰撞呢?主要分以下三步:


一、建立空间碎片编目轨道信息。通过采用地基天基望远镜、雷达等非合作设备对空间目标的测轨数据,以及对卫星的合作式应答设备的精密GNSS定位数据,对空间目标进行编目和精密定轨,得到空间物体编目轨道信息;国际上主要有NASA每日发布空间物体编目轨道信息,国内也有相关部门在统筹开展此类工作。


二、开展在轨卫星碰撞风险识别计算。在空间物体编目轨道信息的基础上,各知名航天机构开展空间物体碰撞风险识别计算及预警,即采用国内外的空间物体编目轨道数据,考虑空间动力学轨道摄动模型及交会算法,对空间物体的碰撞安全进行计算评估,其过程一般有轨道类型筛选、交会目标高度筛选、交会距离和概率计算等步骤。


三、采取在轨卫星规避轨控措施。各国所管理的在轨卫星在设定阈值下有交会风险时,对于有轨控能力的卫星,一般采取轨道规避措施规避风险;对于无轨控能力的卫星,也会采取加密跟踪的方式严格监视风险前后的卫星工况。


航天驭星针对空间物体数量逐年快速递增的太空态势对卫星碰撞预警安全分析的需求,研发了基于 GPU+CPU 异构计算的太空交通管理及风险规避系统。


该系统采用国内外的空间物体编目轨道数据,考虑空间动力学轨道摄动模型及交会算法,对空间物体的碰撞安全进行计算分析,并对存在碰撞风险的在轨卫星,给出历经安全评估的卫星碰撞规避轨控策略。该系统计算精度和高效性能均达国内领先,精度与国际知名机构网站发布结果比对一致,计算加速比优于国内传统CPU集群方法达25倍以上。该系统对500颗在轨卫星和2.2万个空间目标之间的72小时碰撞安全分析计算耗时小于100秒。2023年2月,该系统荣获中国产学研合作创新成果一等奖。航天驭星碰撞规避系统基于公开发布的编目轨道数据,每日计算所管理卫星的潜在风险事件,评估碰撞风险,守护用户卫星在轨飞行安全。该系统已经应用于国内某卫星管理部门和某空间技术管理部门,效果均得到用户认可。


爱护环境,从我做起;保护空间环境,从驭星做起。后续,航天驭星将切实担当商业卫星在轨飞行安全的守护神,更多地参与到民商卫星的太空交通管理流程规范及标准的制定中,引领民商卫星在轨空间碰撞安全行业规范,更好地守护我国民商卫星在轨飞行安全。

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