美·发布《国家轨道碎片研究与发展计划》

空间碎片，是个太空时代回避不了的问题，美国刚发布了他们的自己解决方案，一起看看他们怎么说……

《国家轨道碎片研究与发展计划》（U.S. Government Releases Orbital Debris R&D Plan），该计划旨在指导旨在限制，追踪，表征和清理地球轨道中的碎片的系列工作。该计划是由国家科学技术委员会建立的跨机构工作组的产物。该委员会是白宫科学技术政策办公室的一部分。该文件列出了未来研发工作的14个优先领域，如下所示。

要素一、通过设计避免或者减少碎片的产生。合理谨慎的航天器设计选择可能会限制新碎片的产生。

要素1的研发优先事项：

•减少发射过程中的碎片

•改善航天器表面的回弹力

•改善屏蔽性和抗冲击性

•制定将减少或限制碎片过程的设计

•改善机动性

•结合任务终止方法以最大程度地减少碎片进入航天器和任务设计

要素二、跟踪并表征碎片。碎片跟踪和表征对于实现有效的缓解措施和安全的航天飞行至关重要。

要素2的研发优先事项：

•表征轨道碎片和空间环境

•开发技术以改善轨道碎片的跟踪和表征

•减少轨道传播和预测中碎片数据的不确定性

•改善碎片目录的数据处理，共享和过滤

•过渡研究关于碎片跟踪并将其表征为作战能力

要素三、修复或重新利用碎片。从长远来看，补救活动（也称为主动清除碎片）可以从根本上减少关键轨道体制中碎片撞击的风险。重新调整用途也可能有助于降低风险和清除碎片。

要素3的研发优先事项：

•开发用于大碎片物体的补救和重新利用技术和技术

•开发用于小型碎片物体的修复技术和技术

•建立风险和成本效益分析模型

报告明确的指出，随着地球轨道变得越来越拥挤，轨道碎片“对安全航天飞行构成了越来越大的危害”。目前大约有23,000个10厘米（约等于垒球大小）或更大的碎片，已编入目录并进行了追踪，以防发生碰撞。” “但是，据估计，大约有500,000个物体的大小为1厘米或更大，而超过1亿个碎片物体的大小至少为1毫米。小于5厘米的物体即使在近地轨道（LEO）中也很难单独跟踪；因此，这些小碎片的数量规模预估严重依赖统计抽样和建模技术。

由于轨道碎片都集中在利用率高的轨道上，可跟踪的碎片最高密度位于LEO轨道。数量上也是这样，从LEO到地球静止同步轨道（GSO）总共有8,000吨的轨道碎片，数量惊人！

报告指出，卫星制造商和运营商缺乏共同的预防轨道碎片标准以及卫星和任务设计的统一设计。由于这样做的高昂成本，许多航天器并未设计成在使用寿命结束时就将其自行离轨自动销毁的模式。

碎片的来源:

卫星在运行过程中会破裂并产生碎片。其中一些是较旧的卫星，是在对碎片关注较少的年代发射的，目前尽管设计有所改进，但涉及新卫星，还是存在碎片增加的风险。

运载火箭的上级和有效载荷部署系统，在载荷入轨后也导致碎片问题的产生。报告称，许多发射机构尚未开发出预防新碎片的方法。

不确定性

碎片的确切位置也有很多不确定性。报告称：“目前仅能跟踪到可能导致碎片产生的飞行器的百分之一，” “碎片的特征不足以进行准确而可靠的风险评估。碎片的大小，形状，质量和速度都会影响撞击时产生的损伤程度和损伤类型。跟踪碎片的产生、所处轨道和轨道改变的不确定性很高。由于大气阻力，太空天气以及其他可能难以预测的非重力扰动的复合影响，不确定性会随着时间而增长。

挑战

该报告指出了主动清除碎片方面的许多挑战，包括：

减少碎片的方法，代价大成本高；

成本和收益不匹配不明确；

由于缺乏明确的清除碎片责任而导致的争论；

无意中产生更多碎片的风险；

难以扩展技术以捕获多个碎片，并且在不解决轨道空间的长期可持续性的情况下降低近期碰撞风险的风险。

关注空间碎片问题吧，毕竟将来太空，也是我们的家园。

原文呈上:

编译:Space D