Sind 75 Meter eine außergewöhnlich kurze Entfernung für zwei Satelliten, um sie mit >6.000 m/s zu passieren?

Nein, 75 Meter sind nicht außergewöhnlich nah – mehrere Satelliten zeigen prognostizierte Passagen, die sich jede Woche des Jahres schließen oder näher kommen. Aber es ist nah genug, um möglicherweise in der Top-10-Liste der Satellitenkonjunktionen für die Woche zu erscheinen:

https://celestrak.org/cgi-bin/searchSOCRATES.pl?IDENT=NAME&NAME_TEXT1=&NAME_TEXT2=&ORDER=MINRANGE&MAX=10

Satelliten passieren sich routinemäßig sicher mit solch kleinen Fehlermargen, aber die Passage kann gelegentlich gefährlich sein. Da TLE-Dateien als auf wenige Kilometer genau eingestuft werden, könnte eine vorhergesagte 100-Meter-Passage viel mehr sein – oder viel weniger.

Bei einem Vorfall im Jahr 2009 gelang es einem Satellitenpaar, dessen TLEs voraussagten, dass sie einander um 584 Meter überholen würden, dies nicht. Ein Paar Trümmerfelder tauchten auf und wurden in den Positionen verfolgt, in denen sich die Satelliten befinden sollten:

Einen vollständigen Bericht über die Vorhersage und über enge Passagen von Satelliten im Allgemeinen können Sie bei CelesTrak lesen:

https://celestrak.org/events/collision.asp

Dieses spezielle Satellitenpaar hatte es an diesem Tag nicht einmal in die Top-Ten-Liste der nahen Anflüge geschafft, und – vielleicht als Ergebnis? — kein Ausweichmanöver geplant war, um die Fehlerquote zu erhöhen. Tatsächlich hat Iridium 33 bei sehr vielen Gelegenheiten eine sichere Passage geschafft, als die Fehlerquote viel geringer war! Zitat aus dem oben verlinkten Bericht:

Iridium 33 sah zwischen 10 und 15 Mal pro Woche, wenn etwas vorausgesagt wurde, dass es sich ihm innerhalb von 5 km nähert – von den 1.007 bis 1.095 solcher vorhergesagten Konjunktionen für die gesamte Iridium-Konstellation. Mit den TLE-Daten festzustellen, dass die vorhergesagte Konjunktion für Iridium 33 und Cosmos 2251 signifikanter war als die vielen Dutzend anderer Iridium-Konjunktionen für diese Woche, ist einfach nicht möglich.

Also, um Ihre Frage zu beantworten: Nein, die Konjunktion von 100 Metern, die Sie gefunden haben, ist überhaupt nicht ungewöhnlich. Nochmal aus dem Bericht:

Nahanflüge mit Satelliten im Erdorbit sind keine Seltenheit. Im hier untersuchten Zeitraum wurden jede Woche zwischen 11.169 und 11.493 Konjunktionen gemeldet – über 1.600 Mal am Tag.

Das von ihnen beschriebene System zur Vorhersage enger Annäherungen funktioniert immer noch, und Sie können seine Webseite besuchen: SOCRATES, the Satellite Orbital Conjunction Reports Assessing Threatening Encounters in Space . Sie werden feststellen, dass die von Ihnen errechnete Begegnung von 100 Metern durchaus Routine ist. Die Top-Begegnung in dem Moment, in dem ich auf ihren Bericht „Top 10 Conjunctions by Minimum Range“ klicke, zeigt zwei Satelliten, die voraussichtlich nur 15 Meter voneinander entfernt vorbeifliegen!

Außergewöhnlich selten? Nein. Gelegentlich, nun ja. Soweit ich mich erinnern kann, geschah dies ungefähr alle 10 Jahre pro Satellit für die Konstellation von Satelliten, mit denen ich zumindest vor einem Kollisionsvermeidungsmanöver gearbeitet habe. Dazu gehörten natürlich Trümmer / Satelliten nahe Annäherungen.

Natürlich stelle ich fest, dass die beiden, die Sie aufgelistet haben, beide Live-Satelliten sind, was die Sache etwas interessanter macht. Bei Live-Satelliten müssen sich die beiden miteinander abstimmen, um sicherzustellen, dass sie nicht gleichzeitig dasselbe Manöver ausführen und sich gegenseitig aufheben. Diese sind etwas seltener, aber es scheint, als wäre es ungefähr eine pro, sagen wir, 50 Jahre pro Satellit, dass eine davon passieren würde.

Wenn Sie sich dieselbe Seite ansehen, gibt es ein weiteres Satellitenpaar, von denen einer nicht aktiv ist, mit einer nahen Annäherung, sogar einer nahen, obwohl die vorhergesagte Annäherung weiter in der Zukunft liegt.

Ich vermute stark, dass der eine oder andere dieser beiden Satelliten ein Kollisionsvermeidungsmanöver durchführen und dadurch sicherstellen wird, dass die Entfernung zu diesem Zeitpunkt mindestens ein paar Kilometer beträgt.

75 Meter sind gar nicht so selten - für den gesamten öffentlichen Katalog gibt es 75-Meter-Vorhersagen etwa 2-3 Mal pro Tag. Was Sie berücksichtigen müssen, ist die Unsicherheit in dieser Zahl. Für TLE-Daten sind das 75 Meter +- mehrere Kilometer.

Die 75-Meter-Verfehlungsentfernung bezieht sich auf die nominelle Position jedes Objekts bei engster Annäherung. Aber TLE-Daten haben eine erhebliche Menge an Fehlern. Womit wir uns hier befassen – Konjunktionen mit hoher relativer Geschwindigkeit – die durch eine Positionskovarianz gekennzeichnet werden können. Stellen Sie es sich als fußballförmiges Ellipsoid vor, das die nominale Position umgibt, die den Positionsfehler des TLE charakterisiert. Dies ist eine dreidimensionale Gaußsche Verteilung des Positionsfehlers. Für TLE-Daten ist dies typischerweise vielleicht ein paar hundert Meter in der anderen Epoche (abhängig von Umlaufbahnregime, Priorität, Größe, Widerstandsregime usw.) und wächst mit der Zeit. Mehrere Kilometer Fehler sind nicht sehr ungewöhnlich.

Wenn Sie also sagen, dass die Objekte innerhalb von 75 Metern aneinander vorbeikommen, meinen Sie wirklich, dass der Schwerpunkt der (potenziell sehr großen) Positionskovarianzellipsen innerhalb von 75 Metern aneinander vorbeigehen. Die tatsächliche Fehldistanz könnte geringer oder wahrscheinlich viel größer sein.

Tatsächlich ist die Fehldistanz allein ein notorisch schlechter Indikator für das tatsächliche Kollisionsrisiko - es gibt Techniken zur Berechnung von Metriken wie Kollisionswahrscheinlichkeit, Mahalanobis-Distanz und andere, die auf den Positionsvektoren, Unsicherheitsschätzungen, Konjunktionsgeometrie, Objektgrößen usw.

Hier sind einige Referenzen zur Kollisionswahrscheinlichkeit von Weltraumobjekten. Ich bin mir nicht sicher, was ich Ihnen zu den Schätzungen der Fehlergröße sagen kann - ich werde später nachsehen.

Foster, JL, und Estes, HS, "Eine parametrische Analyse der Kollisionswahrscheinlichkeit und Manöverrate von Raumfahrzeugen mit orbitalem Schutt", NASA/JSC-25898, August 1992.

Chan, K., „Collision Probability Analyses for Earth-Orbiting Satellites“, Proceedings of the 7th International Space Conference of Pacific Basin Societies, Nagasaki, Japan, Juli 1997.

Patera, RP „Allgemeine Methode zur Berechnung der Satellitenkollisionswahrscheinlichkeit“, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 3, No. 24, Nr. 4, Juli-August 2001, S. 716-722.