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1月15日，美白宫科技政策办公室发布报告 《美国轨道碎片研究与发展计划》指出，随着各国和私营部门继续扩大对太空的利用，轨道碎片数量正持续增长。碎片在低轨道上的平均撞击速度为每秒10千米，与活跃航天器之间的碰撞将导致灾难性破坏，影响任务目标。各个活跃在太空的国家须妥善解决轨道碎片产生的危险，以确保太空任务顺利实施。该报告提出了美国支持轨道碎片风险的研发活动计划，确定了碎片风险管理的3个基本要素。
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背景
报告指出，美国已有多个机构参与轨道碎片风险管理，加强机构之间的协调有助于推进轨道碎片风险管理的共同愿景。美国防部已通过先进技术收集碎片数据、跟踪碎片，并通知航天员可能发生的碰撞；NASA使用雷达、望远镜和原位测量技术对碎片进行统计采样，还牵头制定了美政府轨道碎片缓减标准；美联邦航空管理局、国家海洋与大气管理局、联邦通信委员会都制定了旨在限制碎片产生或堆积的政策/法规。美航天政策指令-3也明确了减缓轨道碎片的政策。为避免太空物体碰撞，各国已编目并跟踪了约23000个直径为10厘米或更大的碎片、约50万个直径为1厘米或更大的物体，以及超过1亿个直径至少为1毫米的碎片。
◎ 太空时代开始以来可跟踪的碎片物体的增长趋势
要素1：通过设计限制碎片的产生
限制新碎片产生是管理轨道碎片风险最具成本效益的办法。设计选项包括设计关键航天器子系统的可靠性，如动力与推进、防止爆炸和航天器材料选择、机动性和任务结束安全模式、任务参数和任务设计等。为改进航天器和运载火箭的设计和操作，各机构应重点关注以下领域：
①减少航天发射任务过程中产生的碎片。各机构应研究改进有效载荷分离和部署机制，以减缓在航天任务发射过程中产生多余碎片。为减少航天器推进剂形成的碎片，相关机构应该支持化学研究，以清除可能由固体废气颗粒形成的碎片。
②提高航天器表面弹性。研发提高航天器表面性能的材料，以防止因航天器老化产生毫米级或更小尺寸的碎片。
③提高航天器屏蔽性能和抗冲击性能。各机构应：对新型屏蔽材料和结构进行超高速碰撞分析和测试，开发新型多功能屏蔽材料，满足航天器耐辐射以及防护轨道碎片的要求；改进低成本、有效、多用途的卫星轨道碎片撞击保护技术。
④提高机动性能力。具有机动能力的卫星可使用推进剂来避免碰撞和脱轨。各机构应支持进一步提高燃料效率、降低小型推进系统成本的研究，以降低小型卫星的操作风险；同时支持自动避碰领域相关技术研发。
要素2：跟踪并描述碎片特征
对太空物体的跟踪和表征是有效管理轨道碎片风险的基础。各机构应重点关注减缓轨道碎片产生的影响：
②开发改进轨道碎片跟踪和表征的技术。包括可记录碎片影响和捕捉小型碎片信息的传感器技术；改进的陆基光学和雷达传感器，为目标跟踪和表征提供精度更高的数据。
③改进碎片的数据处理、共享和过滤。各机构应研发改进数据存储、数据关联和数据融合方法；开发一种吸收和整合各种可用数据源的架构；开发技术来维护数据的完整性；支持自动通信研究，以用于自动避碰技术与检测碎片。
要素3：修复或再利用碎片。
碎片修复，也称为主动碎片清除，通过强制修改碎片物体轨迹，完全清除物体。各机构应：
①开发大型碎片的修复和再利用技术。限制其在太空环境中的长期存在，减少无意中产生额外碎片的风险；各机构应开发和实施建模工具、地面测试，必要时进行全系统原型演示测试，以证明各种方法的性能和成本效益；支持在轨再利用或回收碎片的方法，回收的材料可用作燃料或制造原料。
②开发风险和成本效益分析模型。使用分析轨道碎片与应对方法的改进模型，明确风险，制定解决方案。
如需转载请注明出处：“国防科技要闻”（ID：CDSTIC）
来源 | 美白宫网站
图片 | 互联网
作者 | 张明月
编辑 | 张岸佳
注：原文来源网络，文中观点不代表本公众号立场，相关建议仅供参考。
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