航空航天

欧洲航天局2022年空间环境报告

现在发射的卫星比以往任何时候都多!

这是由近地轨道上商业卫星星群的数量和规模不断增加所驱动的。

现在发射的大多数(但不是全部)火箭体被安全地放置在合规的处理轨道上,或者在它们碎片化成危险碎片云之前从近地轨道上移走。但现在活跃的卫星仍然必须避开几十年前发射的物体,这些物体已经破碎成碎片。

大多数的卫星没有在使用寿命结束时从严重拥挤的近地球轨道上移走。技术进步正在提高我们发现和跟踪空间较小碎片的能力。我们在太空中的行为正在改善,但从长远来看仍然是不可持续的。

我们发现了3万多块太空碎片

目前,跟踪的空间碎片数量已超过30000件

目前,跟踪的空间碎片数量已超过30000件

在轨空间碎片的数量持续增加。

已经记录了3万多块空间碎片,并由空间监视网络定期跟踪。随着我们技术的进步,我们发现越来越多的不明物体( UI )。由于它们的产生和我们的观察之间的时间流逝,很难将它们的起源追溯到特定的「碎片事件」。

根据欧洲太空总署的模型,大于1厘米的物体真实数量可能超过100万。

较小的卫星;更大的星群

随着技术变得更加可靠和紧凑,卫星星群的数量和规模都在不断增长

随着技术变得更加可靠和紧凑,卫星星群的数量和规模都在不断增长

20世纪20年代标志着太空飞行新时代的开始。

大型卫星星群所需的技术已迅速变得更加可靠和简洁。因此,在过去两年中,发射到近地空间的商业卫星数量大幅增加,其中绝大多数是重量在100-1000公斤之间的小型卫星。
其中许多星群的推出是为了在全球范围内提供通信服务。它们具有巨大的好处,但将对长期可持续性构成挑战。

更多卫星共享火箭

星群也在改变卫星进入太空的方式。2021年,同时将多颗卫星送入轨道的火箭数量创下历史新高。这降低了每颗卫星的发射成本,但往往使监视网络更难发现和跟踪单个物体。

现在许多卫星共享进入轨道

现在许多卫星共享进入轨道

近地轨道越来越拥挤

发射量的增加和近地轨道上空间碎片的长期性质正在造成活跃的卫星与严重拥挤轨道上的其他物体之间发生大量近距离接触,称为「连线」。

地轨道上的卫星每年收到越来越多的近距离接触警报

地轨道上的卫星每年收到越来越多的近距离接触警报

该图显示了2021年期间不同高度的典型卫星可能遇到碰撞警报的次数。

在较低的高度,卫星更频繁地遇到小型卫星和星群。在较高的海拔高度,它们更经常遇到少数著名和重大碎片事件遗留下来的碎片物体——在这个蓝色阴影的地块中可见。

并非所有警报都需要规避操作。但随着警报数量的增加,航天器操作员将无法手动回应所有警报。欧洲太空总署正在开发使用人工智能和其他技术的自动化系统,以帮助运营商进行「防撞演习」并减少误报的数量。

我们正在某些领域取得进展

碎片环境的一个积极因素是,现在发射的许多火箭体将卫星送入近地轨道,都是以可持续的方式处置的。有些被「受控再入」到地球大气层中烧毁,而另一些则被放置在25年内自然衰变的轨道上。

火箭体是我们送往太空的最大物体,将它们从繁忙的轨道「高速公路」上移走,减少了它们爆炸或碎片化成许多危险碎片的可能性。

越来越多的卫星在近地轨道上完成其任务,正在被负责地处置,但仍有工作要做。越来越多的处置尝试是成功的,但太多的处置尝试在重要的轨道上漂移,而没有试图移除它们。在我们开始清理空间碎片之前,需要所有类型的空间物体至少达到90%的成功清除率来限制空间碎片的生长速度。

在任务结束时,需要负责地处置更多的卫星

在任务结束时,需要负责地处置更多的卫星

但我们需要做更多工作

虽然我们可能对现在发布的内容更负责任,但我们目前的努力还不够。

如果我们不显著改变我们使用发射、飞行和处置太空物体的方式,那么对未来我们目前行为的「推断」就会发现,灾难性的太空碰撞数量可能会增加。

从长远来看,这可能导致「凯斯勒综合症」,即轨道上物体的密度足够高,物体和碎片之间的碰撞会产生级联效应,每次碰撞都会产生碎片,然后增加进一步碰撞的可能性。在这一点上,某些近地轨道将变得完全不适宜居住。

我们目前的行为可能会使一些轨道在未来变得不适宜居住

我们目前的行为可能会使一些轨道在未来变得不适宜居住

该采取行动了

该采避免这种情况的最有效方法是让更多的空间行为者遵循空间碎片协委会的空间碎片缓减准则——采取更多措施防止在轨爆炸,避免在轨碰撞,并在任务结束时安全处置航天器。

另一个必要的步骤是开始积极清理太空环境——首先从繁忙地区清除现有的较大碎片物体,然后才能分解成碎片,甚至在几十年后威胁到航天器。2022年4月,哥白尼哨兵- 1A 地球观测卫星不得不进行规避机动,以避免30年前发射的这种火箭的碎片。

ClearSpace-1 将是第一个从轨道上清除一块空间碎片的任务。该航天器将与2013年发射的112公斤已失效的火箭部件会合,捕获并安全击落,以进行安全的大气再入。

欧洲太空总署正在从瑞士初创公司「 Clearspace SA 」购买该任务作为服务,以展示主动清除碎片所需的技术,并作为在太空中建立一个新的可持续商业部门的第一步,该部门致力于从我们有价值和有限的轨道「高速公路」上清除高风险物体。

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