理论教育 全新解决方案:空间交通管理、态势感知与安全保障

全新解决方案:空间交通管理、态势感知与安全保障

时间:2023-05-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,美国JSPOC 正在密切关注太空中的所有活动,包括空间碎片轨道状况和航天发射,同时它对导弹发射和可能发生的轨道碰撞也保持着高度警惕。空间数据协会是商业遥感和通信卫星运营商、政府空间和气象机构,以及商业卫星制造商的独特组合。许多国家和组织也在努力提高空间碎片跟踪和空间态势感知能力。有一部分人,比如安全世界基金会的威登,认为应由其他人接管对民用空间态势感知的监测工作,并让JSPOC 专注于确保国防资产安全。

全新解决方案:空间交通管理、态势感知与安全保障

目前,美国JSPOC 正在密切关注太空中的所有活动,包括空间碎片轨道状况和航天发射,同时它对导弹发射和可能发生的轨道碰撞也保持着高度警惕。JSPOC 就可能的碎片碰撞会对相关国家发出警报。这种碰撞不仅给受影响航天器的所有者造成了麻烦,也给所有在轨道上运行航天器的航天国家带来了问题。如果在太空中有新的轨道碰撞产生,那么所有国家都会因此遭受损失。

当前,维护这种太空监测的成本很高,安装在太平洋地区的新S 波段雷达监测系统的成本约为80 亿美元,这还不包括年度运营费。另一个可能会安装在澳大利亚的S 波段雷达系统正在计划中,其成本预计将比前一个系统高出数十亿美元。其他国家的航天机构也正在开发或考虑开发自己的雷达或光学跟踪系统。

不过,目前商业空间组织也正在采取一些重要举措。10年前,一群拥有数十亿空间资产的商业空间组织成立了一个名为空间数据协会(Space Data Association,SDA)的组织,其主要任务是了解正在运行的卫星之间可能会发生的交会(或碰撞)以及有害的频率干扰,并协助避免碰撞。它由4 个执行成员组织共同创建,包括:国际通信卫星公司、欧洲通信卫星组织、欧洲卫星公司(SES)和国际移动卫星组织。SDA 的成员数量正在稳步增长,截至2018年7月,除了其创始执行成员外,还增加了以下成员:空中客车公司、以色列空间通信公司(AMO Spacecom)、阿拉伯通信卫星组织(Arabsat)、英国阿万蒂通信公司(Avanti)、美国数字地球公司(Digital Globe)、美国大气层外分析方案公司(ExoAnalytics)、泰国GISTA 公司、西班牙卫星公司(Hispasat)、NASA、NOAA、O3b 卫星宽带公司、美国Omnispace 通信公司、澳大利亚澳都斯电信公司(Optus)、美国轨道通信公司(Orbcom)、美国行星公司、加拿大SSL、美国螺旋公司(Spire)、挪威电信公司(Telenor)和土耳其卫星通信和有线电视运营公司(Turksat)。空间数据协会是商业遥感和通信卫星运营商、政府空间和气象机构,以及商业卫星制造商的独特组合。其首席技术顾问是AGI,公司顾问是MANSAT,目前在马恩岛上运营[12]

空间数据协会与JSPOC 达成了一项协议,以接收可能发生碰撞的相关重要信息。空间数据协会的成员不断收到关于在轨运行航天器与轨道碎片之间可能发生的碰撞信息。

许多国家和组织也在努力提高空间碎片跟踪和空间态势感知能力。美国DARPA 已经达成协议,将在澳大利亚部署一个光学望远镜系统来跟踪轨道空间碎片[13]德国开发了一种新的用于碎片跟踪的雷达系统,包含一个34 m 的雷达天线,该系统位于德国波恩附近的瓦赫特伯格应用科学研究所(FGAN)。还有一些商业组织正在世界各地部署光学望远镜和雷达系统,以进行碎片跟踪和导弹发射。

空间态势感知专家布赖恩·威登在《空间新闻》上发表的文章总结了商业化或具有商业化发展前景的轨道空间碎片跟踪系统显著发展的趋势:“空间数据协会为参与其中的运营商提供了更好的近距离警告和射频干扰解决方案服务。包括美国大气层外分析方案公司、美国林孔研究公司(Rincon)、Lockheed Martin 公司和低轨实验室公司(LeoLabs)在内的几家公司已在出售来自私营传感器的SDA 数据。其他公司如分析图形公司(Analytical Graphics)、波音公司、谢弗公司(Schafer)和应用防御解决方案公司,正在使用商业化的空间态势感知(SSA)数据来创建服务并将其出售给政府和卫星运营商。”[14](www.daowen.com)

新的商业集团,如美国大气层外分析方案公司采用航天2.0 思路,解决了创建一个商业化的全球观测工具来监测空间碎片的问题。不同于花费几十亿美元建立大型基础设施,他们在现有的25 个观测站具有观测能力,并与200 个私人观测站签订合同来创建一个庞大的实时数据库,并最终将其整合成一个全球数据库[15]

有一部分人,比如安全世界基金会的威登,认为应由其他人接管对民用空间态势感知的监测工作,并让JSPOC 专注于确保国防资产安全。对于JSPOC 来说,最关键的是要能够参照Navstar GPS 网络的运行模式,允许商业公司参与该网络的运营和使用。

这种责任转移将包括以下几步:①与空间数据协会和主要商业服务提供商合作,建立可与JSPOC 网交互的“性能标准”,以获得足以支持民用空间态势感知服务的互通性; ②创建某种形式的“接口控制文件”(Interface Control Document,ICD),确保国内和国际空间态势感知能力的机器交互性,使其不会影响美国的国防防御作战要求,并能明确导弹发射和国防相关空间资产面临的威胁。

显然,空间态势感知和威胁探测系统可以更加高效和具有成本效益,商业化组织能够在这些领域提供更多的服务,以便使国防和商业化系统以较低的成本更好地开展工作。

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