简 要
为了应对日益严重的轨道拥堵问题,SpaceX 正式推出了“Stargaze”,这是一款新型的空间态势感知 (SSA) 系统,旨在增强近地轨道 (LEO) 环境的安全性。
SpaceX希望通过提供透明、低延迟的数据层,激励其他运营商共同致力于飞行安全,并采取更严格的冲突规避措施。
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轨道监测的新方法
诸如将火箭残骸留在近地轨道、运营商在不共享轨道预测或与其他在轨卫星协调的情况下操纵卫星,以及各国进行反卫星试验等做法,都加剧了碰撞风险,因此亟需改进太空交通协调。传统方法通常每天只能观测目标有限次数,导致轨道预测存在很大的不确定性,而变幻莫测的太空天气更使这种不确定性雪上加霜。
传统的空间态势感知 (SSA)严重依赖地面传感器,这些传感器每天仅对卫星进行几次观测,这往往导致轨道预测存在很大的不确定性。
相比之下,Stargaze 利用了分布在 Starlink 卫星群中的近 3 万个星敏感器。这些传感器最初设计用于卫星姿态控制,现在可对附近天体进行持续观测,每天探测到约 3000 万次凌日事件。
这生成了一幅密集且不断更新的低地球轨道 (LEO) 活动地图,使得在几分钟内而非几小时内识别潜在碰撞成为可能。
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技术性能和防碰撞
Stargaze平台能够自主聚合观测数据,生成精确的轨道估计和预测。其关键特性在于能够以业内前所未有的频率生成交会数据消息(CDM)。
- 检测频率:全船每天 3000 万次通行。
- 延迟:结直肠癌筛查结果可在几分钟内送达。
- 机动检测:该系统可以识别第三方卫星的非协调机动——这一能力在 2025 年底得到了验证,当时 Stargaze 系统仅提前 5 小时就使一颗 Starlink 卫星避免了与不合作的航天器相撞。
- 数据共享:SpaceX 向任何向平台提交自己星历(轨迹)数据的运营商免费提供这些筛选结果。
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理由:降低轨道碎片风险
随着近地轨道上活跃卫星、废弃火箭残骸和轨道碎片日益增多,Stargaze卫星的发射显得尤为重要。诸如反卫星试验或未能共享轨道预测等不负责任的做法,加剧了凯斯勒综合征(一种连锁碰撞)的风险。SpaceX希望通过提供透明、低延迟的数据层,激励其他运营商共同致力于飞行安全,并采取更严格的冲突规避措施。
为了最大限度地保障所有在轨卫星的安全,SpaceX 将通过其空间交通管理平台,免费向所有运营商提供 Stargaze 卫星的交通数据。 该平台已与十几家卫星运营商进行了“封闭测试”,实现了低延迟的星历共享和交会筛选。从今年春季开始,向该平台提交星历(轨迹预测)的运营商,除了可以收到其他参与运营商的星历外,还将收到基于 Stargaze 数据的交会预测数据 (CDM)。这确保了运营商能够以低延迟的方式获取最佳的交会评估数据。
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Stargaze系统在太空安全领域已展现出卓越的效用。2025年末,一颗星链卫星与一颗正在进行机动的第三方卫星发生近距离交会,但该第三方卫星的运营商并未共享星历数据。在交会前五个小时,预计近距离交会距离约为9000米,这被认为是安全的避碰距离,碰撞概率为零。
然而,在距离交会仅剩五个小时时,该第三方卫星进行了一次机动,改变了其轨道,并将预计的避碰距离骤降至约60米。
Stargaze系统迅速探测到这一机动,并将更新后的轨道发布到筛查平台,生成新的碰撞检测数据(CDM),并立即分发给相关卫星。最终,星链卫星在探测到该机动后一小时内便做出了反应,规划了规避机动,将碰撞风险降至零。在如此短的时间内,如果依赖传统的雷达系统或高延迟的交会筛查流程,是无法实现这一目标的。如果对第三方卫星的观测频率较低、碰撞筛查耗时较长,或者应对措施需要人工批准,那么此类事件可能无法成功避免。
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尽管 Stargaze 系统显著提升了运营商安全飞行的能力,但运营商必须频繁共享其卫星群的星历信息。对于拥有机动飞行器的运营商而言,这一点尤为重要。
虽然 Stargaze 系统能够比目前使用的任何其他系统更快地检测到机动动作,但最权威的卫星轨迹信息来源仍应由运营商自身提供,从而实现冲突规避并最大限度地减少碰撞规避操作。
Starlink 星历信息 每小时更新并公开共享,所有其他运营商也应如此。一个恰当的类比是商业航空:每天有数十万架次的飞机起降,但它们之所以能够避免碰撞,是因为它们会将自身位置和飞行计划广播给其他飞机。同样,航天器运营商也应遵循共享其预测轨迹的这一最低标准。
希望这个系统真的能避免太空垃圾和航天器碰撞。
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