Welche Planungswerkzeuge und -techniken werden verwendet, um Kollisionen im Weltraum bei Starts zu vermeiden?

Derzeit verwenden NORAD und andere große Radarfelder, um Objekte zu verfolgen. Vereinfachte Trajektorien erscheinen in den gängigen TLE-Datenbanken.

Die Konjunktionsanalyse erfolgt durch Fortpflanzung der Trajektorien dieser Objekte. Hier werden viele Arten von Modellen verwendet, aber im Großen und Ganzen modellieren sie die Konjunktion großer Fehlerboxen (elliptisch oder rechteckig) um jedes Objekt herum. Diese sind typischerweise viele Kilometer breit. Viele der Ausbreitungsmodelle sind proprietär.

Es gibt eine Lücke von der Startverbindung (Luftraum / FAA) zur Weltraumverbindung - es gibt eine Verzögerung, wenn ein Objekt im Weltraum "erscheint", bis es auf dem Radar erscheint und seine Flugbahn verfolgt und verbreitet wird. Weitere Details finden Sie zum Beispiel hier .

Wenn die Möglichkeit einer Konjunktion besteht, senden NORAD / JSpOC / SpaceTrack Benachrichtigungen an einzelne Satellitenbetreiber, die sie davor warnen, in der Hoffnung, dass sie Kollisionsvermeidungsmanöver planen. Jeder Betreiber hat seine eigene Risikotoleranz, und wie im Fall der Iridium-Cosmos-Kollision war seine Risikobereitschaft zu groß. Ich erinnere mich, dass Iridium 400 Nachrichten pro Tag oder Woche erhielt, die auf potenzielle Kollisionen hinwiesen.

Die Bediener werden wahrscheinlich routinemäßige Orbitalmanöver zu ungünstigeren Zeiten durchführen, nur um Trümmer zu vermeiden. Auf diese Weise „kostet“ sie die Vermeidung nichts außer einer Umplanung geplanter Einsatzmanöver. Das ist einer der Hauptgründe, warum sich das Trümmerproblem verschlimmert – niemand hat einen finanziellen Anreiz, etwas dagegen zu unternehmen.

Ja, es gibt viele Objekte im Orbit, aber der Weltraum ist auch sehr, sehr groß. LEO geht es um$10^{12} km^3$, also ist die Gesamtdichte von Objekten und damit die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen insgesamt "gering" - sie ist definitiv höher, als ich persönlich sehen möchte, aber anscheinend für Satellitenbetreiber akzeptabel ist.

Während die Länge eines Startfensters variiert, erfolgen Starts innerhalb des Fensters typischerweise zu diskreten Zeiten – typischerweise „Start bei Minute“ oder „Start bei Sekunde“. Häufig wird für das gesamte Fenster (oder Unterabschnitte davon) eine gemeinsame erdbezogene Flugbahn verwendet und für jede erwartete diskrete Startzeit auf die richtige Trägheitsbahn gedreht.

Sobald Sie die Sammlung von Trajektorien für die diskreten Startzeiten innerhalb des Startfensters haben, können Sie eine relativ standardmäßige Konjunktions-Screening-Analyse gegen den Katalog durchführen – solange Ihr Algorithmus Motorflug-Ephemeriden verarbeiten kann. Einige Algorithmen treffen im Screening-Prozess Annahmen, die mit dem Motorflug nicht vereinbar sind. Die Ergebnisse dieser Analyse können verwendet werden, um Teile des Startfensters zu schließen, da sie ein zu hohes Kollisionsrisiko darstellen. Bei US-Militärstarts wird die CA-Analyse typischerweise in Intervallen vor dem Start durchgeführt. Ich glaube nicht, dass einer der kommerziellen Produkteinführungen dieses Screening durchführt.

Und es gibt einen Grund, dem Wert dieses Screenings skeptisch gegenüberzustehen. Typische Startkovarianzen sind so groß, dass Sie in Kombination mit den Kovarianzen von LEO-Objekten im Orbit, die 10 Stunden bis Tage im Voraus vorhergesagt wurden, wahrscheinlich keine umsetzbaren Ergebnisse erhalten, außer für die größten Objekte im Orbit. Wie etwa die ISS, die sowieso etwas anders gehandhabt wird.