低地球轨道日益增长的风险要求更负责任的太空行为

图片来源：Kayhan Space

此时此刻，低地球轨道上有1万多颗运行中的卫星，还有3500颗退役（或失效）的卫星，数万块10厘米或更大的碎片，以及1亿多块较小的碎片，结合的风险正在增加。随着商业和政府发布的节奏迅速增加，这些数字只会成倍增加。虽然对到2030年将有多少新卫星进入轨道的预测各不相同，从20000到58000不等，但毫无疑问，低地球轨道（LEO）拥堵将大幅增加。

随着太空交通的增长和警报数量的增加，依赖人工流程和有限披露的传统风险评估和防撞方法已不再足够。例如，我的公司在繁忙的轨道环境中，平均每周跟踪约100颗卫星星座的60000多个警报。或者，考虑一下，仅在2024年上半年，SpaceX的星链星座就进行了近5万次避碰演习。这相当于每天275次演习。

随着低地球轨道交通量的增加和轨道变得更加具有挑战性，卫星行业需要优先考虑更密切的合作，以加强保障措施，改善实时信息共享。负责任的管理对于避免灾难至关重要，但我们在几个关键领域没有达到目标。实时信息共享、主动推进系统和资源充足的任务操作是降低碰撞风险必须采取的三个关键步骤。

星历表

降低会合风险的最重要手段是在现在和未来都有关于卫星精确位置和机动计划的准确、实时数据。

这些被称为星历表的数据对于确保轨道上的安全运行环境至关重要。然而，许多私营公司并没有尽可能多地共享这些信息。

虽然美国太空部队通过太空监视网络跟踪轨道资产，但其防止会合的有效性有限。例如，太空部队的双线元素集——用于跟踪轨道的数据集——对于低地球轨道卫星来说，其精度仅在几公里以内。此外，USSF的特殊扰动目录比双线元素集更准确，但没有考虑卫星运营商计划的精确校正或机动。商业解决方案提供了更高的准确性，但它们并不总是能够访问卫星机动计划等内部数据。

这就是为什么合作如此重要。关于卫星位置的最精确、实时信息只有卫星运营商知道。他们可以独家访问关键信息，如卫星的全球导航数据、机载传感器、机动计划、卫星设计和健康状况以及其他关键数据。这些信息对于建立精确的星历表和确保太空安全运行至关重要。然而，发现目前只有3%到4%的全球卫星运营商与行业共享这些信息。

虽然运营商希望保护其专有信息是可以理解的，但精确、近乎实时的星历表对于确保所有人的安全轨道环境至关重要。我们需要改变对此的看法，开始将星历表视为必须在行业内广泛共享的重要信息。

机动性

交通堵塞正在增加结膜的发生率。但缺乏主动推进系统使情况变得更糟。

自2020年初以来，在轨商业卫星的数量大幅增加，但其中许多卫星，特别是小型卫星，没有配备主动推进系统。由于缺乏机动性，调整卫星的飞行路径以避免潜在的碰撞变得更加困难。

今年早些时候，有两家面临严峻形势的商业运营商。他们的卫星面临着一次高风险的会合事件，预计在探测到事件后的12小时内，它们将在彼此相距一公里的范围内通过。不幸的是，这两颗卫星都没有主动推进系统，所以它们不容易操纵。因此，唯一的选择是使用称为差动阻力的机动选项，该选项涉及调整卫星的姿态和太阳能电池阵列的角度，以增加或减少大气阻力来改变其轨迹。然而，差动阻力的能力有限，需要更长的时间才能产生轨迹的显著变化，因此最好将其保留用于日常操作，例如在不危及安全的情况下维持星座编队。这不是紧急演习的理想解决方案。但是，在这种情况下，由于局势的紧迫性，没有其他选择。利用我们的空间交通协调平台，这两家运营商设计并执行了有史以来首次在低地球轨道上同时进行的差动阻力避碰机动，以改变卫星的轨迹，从而有意义地降低风险。

幸运的是，这些演习奏效了，两颗卫星没有受到伤害。然而，这次险些发生的事故清楚地警告了人们对主动推进系统的迫切需求。虽然改变卫星的阻力剖面可以在执行基本机动时节省推进器燃料，但它不是防止轨道碰撞的可靠手段，尤其是在短时间内。低地球轨道变得过于拥挤，在高风险情况下无法依赖临时解决方案。随着小型卫星推进系统的新进展，运营商需要更仔细地研究如何将这些技术整合到所有航天器中。

特派团行动

随着越来越多的公司和国家发射了比以往更多的火箭和卫星，低地球轨道的动态正在发生巨大变化，任务运营团队比以往任何时候都更重要。

对于卫星运营商来说，拥有足够规模的运营团队来处理日常问题和紧急情况至关重要。公司需要确保其预算足以支持适当的人员配置水平，并留住经验丰富的人员。随着如此多的新有效载荷进入轨道（其中许多是不可操纵的），越来越多的失效卫星，以及碎片事件的预期增加，这些团队将负责在更短的时间内管理更多的会合警告。

自动化也越来越重要。越来越多的自动化空间交通协调和空间交通管理系统可以大大提高空间态势感知、连接分析、自主机动生成，在某些情况下，还可以提高两颗卫星之间的协调机动。随着联合事件的增加和管理时间的减少，自动化将成为运营团队的关键能力。

在所有轨道状态下，会合风险都在增加，但在低地球轨道上，这种风险尤其严重。随着发射节奏的增加和更多的有效载荷被送入轨道，除非做出关键改变，否则我们将看到更多的碰撞。

Siamak Hesar是Kayhan Space的联合创始人兼首席执行官。他拥有科罗拉多大学博尔德分校航空航天工程科学博士学位。他过去曾作为飞行动力学工程师和空间态势感知专家支持美国国家航空航天局的任务。在加入Kayhan Space之前，Siamak领导了几项软件开发工作，重点是碰撞风险评估和缓解以及自主机载导航。他对太空充满热情，并希望尽自己的一份力量，为子孙后代确保可持续的地球轨道环境。

编丨潇歌

图丨网络

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