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歐空局開發(fā)CREAM系統(tǒng) 應對日益嚴重的太空垃圾威脅

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歐洲航天局正在開發(fā)一種新系統(tǒng),其縮寫被稱為“碰撞風險評估和自動緩解”(CREAM),旨在使對可能的太空垃圾進行監(jiān)測、評估和響應的勞動密集型過程實現(xiàn)自動化。

地球和月球之間的區(qū)域,尤其是低地球軌道,可能需要進行徹底的清理。據(jù)估計,目前軌道上有超過11000顆在役衛(wèi)星,還有3300顆停運的衛(wèi)星,以及令人震驚的120萬塊直徑超過一厘米的碎片。這還不包括未來計劃發(fā)射的數(shù)萬顆新衛(wèi)星。



由于通信量巨大,航天機構(gòu)和主要軍事強國追蹤衛(wèi)星的位置和去向已成為常規(guī)。如果一顆衛(wèi)星看起來與另一顆衛(wèi)星在一公里(0.62英里)以內(nèi)擦肩而過,或者存在萬分之一的碰撞概率,標準程序是暫時改變其中一個物體的軌道以確保安全。

問題在于,這并不像聽起來那么簡單。除了確定可能發(fā)生碰撞之外,還必須計算每個物體的精確軌跡,記錄它們的活動和機動狀態(tài),制定并批準規(guī)避策略,并關(guān)閉儀器,啟動推進器改變軌道,然后再次啟動推進器回到原定軌道,為物體做好準備。


所有這些都需要耗費大量的時間、金錢和人力——更不用說還要召集所有與事故相關(guān)的人員并征求他們的同意。僅歐空局就表示,其航天器每年必須進行多達四次這樣的召集,而且隨著召集次數(shù)的增加,碰撞風險也會隨之增加。

從2020年開始,CREAM項目將自動執(zhí)行碰撞風險評估、機動規(guī)劃以及不同航天器之間協(xié)調(diào)等任務。通過運用算法,該系統(tǒng)可以評估潛在的近距離接近,計算出碰撞概率,并預測事故參數(shù)。

一旦識別出可能發(fā)生碰撞,CREAM 就會自動計算出避免危險的最佳策略——這項工作通常需要大量的人工輸入。然后,它會與相關(guān)航天器相關(guān)的太空運營商、監(jiān)管機構(gòu)和服務提供商進行溝通并展開談判,甚至可以在極少人工干預的情況下達成機動協(xié)議。

目前,CREAM 正從地面測試轉(zhuǎn)向在軌驗證,其中包括將該系統(tǒng)作為數(shù)字有效載荷搭載在衛(wèi)星上。首次驗證將于 2027 年進行。該任務名為 CREAM-IOD,將使用一顆能夠自動計算軌道、評估遭遇并計算避讓機動的低成本衛(wèi)星。

除了立即應用之外,ESA 還希望 CREAM 能夠促進反饋循環(huán),以開發(fā)該技術(shù)及其運行的規(guī)則。

資料來源: ESA

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