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国家标准计划《空间物体监测数据规范》由 TC425(全国宇航技术及其应用标准化技术委员会)归口,TC425SC5(全国宇航技术及其应用标准化技术委员会空间碎片分会)执行 ,主管部门为国家标准委

主要起草单位 国家航天局空间碎片监测与应用中心中国科学院国家天文台中国航天标准化研究所

目录

基础信息

计划号
20220139-T-469
制修订
制定
项目周期
22个月
下达日期
2022-04-22
申报日期
2021-08-16
公示开始日期
2022-01-17
公示截止日期
2022-01-31
标准类别
其他
国际标准分类号
49.140
49 航空器和航天器工程
49.140 航天系统和操作装置
归口单位
全国宇航技术及其应用标准化技术委员会
执行单位
全国宇航技术及其应用标准化技术委员会空间碎片分会
主管部门
国家标准委

起草单位

与国家标准同步制定外文版

编号 语种 翻译承担单位 国内外需求情况
1 EN 国家航天局空间碎片监测与应用中心、中国科学院国家天文台 空间物体需要多设备组网监测,才能够满足支撑威胁应对的需要。不同类型的空间物体监测设备分布于全球多个台站,协同各类空间物体天基监测设备,形成普测于精测结合、日常与应急结合、天基与地基结合的综合性监测体系,以满足空间物体预警对空间物体监测精度、监测时效、监测范围覆盖、监测数据维度等方面的需要。在这种应用需求下,监测网必须是全球性的,主要通过拓展自主海外台站、与多个国外空间物体监测机构开展协同监测和数据共享等方式来实现。其中,监测数据规范的统一是必要前提,因此需要同步制定外文版的空间物体监测数据规范。

目的意义

近60年来,航天事业蓬勃发展,但也为地球外层空间带来了数以亿计的空间物体,如空间碎片、人造卫星等,其中空间碎片的数量最多。

尺寸1厘米以上的空间碎片会对在轨航天器造成严重损坏,小于1厘米的空间碎片会导致航天器系统性能降低。

当前,大于10cm的碎片超过3万个,1cm以上碎片近百万个,而毫米级碎片数以亿计。

在重要常用轨道上,如500-1000km的低地球轨道(LEO)和36000km的地球同步轨道(GEO)等,空间碎片最为密集,经确认的航天器碰撞事件都发生在该区域。

解体和碰撞碎片是空间碎片数量增长的主要因素。

如2009年的美俄卫星碰撞事件,产生了接近3000个可跟踪碎片。

此外,小卫星和大型星座发射活动方兴未艾,现已公布的世界各国小卫星发射计划已经近十万颗。

频繁的航天活动以及大量新的航天器不断加入,使空间物体的数量持续增长,必然使在轨航天器的碰撞风险增加,太空资产安全面临严峻挑战。

当前,应对空间物体在轨碰撞威胁的主要手段是通过监测和预警提前预判空间中的危险交会,并择机进行轨道机动,规避撞击风险,保障航天器安全。

其中对空间物体的监测是首要环节。

光学望远镜、雷达和激光测距系统是空间物体监测的主要手段,因各自能力特点,在空间物体监测网中发挥不同的作用。

光学望远镜,由于探测能力与探测距离平方成反比,相较于雷达和激光测距系统更容易实现远距离探测,因此主要优势在于中高轨空间物体监测。

雷达的优势是观测不受到天气因素和昼夜更替影响,并且相控阵体质雷达可以实现大范围搜索和多目标跟踪,因此更适合于对空间物体密集分布的低轨区域进行探测。

激光测距系统相较于光学望远镜和雷达探测精度最高,适合于对高风险交会的空间物体进行重点监测,以支撑碰撞风险的高精度评估。

此外,对于高精度碰撞预警任务,在轨航天器的星历数据,同样也是一种稳定可靠的监测数据源。

空间物体需要多设备组网监测,才能够满足支撑威胁应对的需要。

这是由于空间物体分布于低、中、高和大椭圆等各类轨道上,并且数量众多,因此需要不同类型的空间物体监测设备分布于全球多个台站,协同各类空间物体天基监测设备,形成普测于精测结合、日常与应急结合、天基与地基结合的综合性监测体系,以满足空间物体预警对空间物体监测精度、监测时效、监测范围覆盖、监测数据维度等方面的需要。

因此空间物体监测必须要包括天文台、高校、卫星运营方以及国内外机构间相互合作,以达到监测目标、时段、数据类型互补并提升碰撞预警精度的效果。

当前我国在用航天器数量位居全球第二,发展势头强劲。

通过监测空间物体支撑保障航天器安全刻不容缓。

一方面需要国内具有空间物体监测能力的组织和部门联合组网,形成合力,保证空间物体监测的基本需求。

另一方面需要与国外相关机构开展合作,拓展空间物体监测能力。

因此需要国内外各机构间、观测站和数据中心间,能够实现数据高效的发送、接收、解译和处理,使得各类型、不同测站的多个监测设备实现组网观测、高效协同。

为此,需要建立适用于光学望远镜、雷达、激光测距系统和卫星星历的统一数据规范,兼容天基和地基监测设备,使得机构间对同一监测数据的理解保持一致,避免造成数据使用的偏差,同时可以使得数据发送和接收能够被双方的系统自动完成,而无需额外增加开发和测试工作,可以显著的提升数据使用效率,支撑数据的融合处理。

范围和主要技术内容

本标准定义了空间物体监测数据的标准格式,适用于光学望远镜、雷达、激光测距系统和卫星星历4类主要空间物体监测数据类型,兼容天基和地基监测设备。包含坐标系、测角、测距、位置矢量、光度、雷达散射截面等多个监测数据量的标准化格式定义,以及与测量误差修正相关的信息标准化格式(如大气折射修正、测量环境参数等),以达到能够相对完善的表征空间物体监测及其设备原始数据处理过程中方法和参数,支撑监测数据高质量应用的目标。 本标准适用于与空间物体监测相关的各类业务活动和技术交流。例如,空间物体监测数据采集与生成、汇集与处理、交换与共享等。 本标准的主要内容大纲如下: 1 范围 2 标准性引用文件 3 术语和定义 4 监测数据内容 5 空间物体监测数据格式 5.1 概述 5.2 监测数据的头信息 5.3 监测数据的数据体 6 数据交互方式 附 录 A 监测数据样例 附录A.1 光学望远镜监测数据样例 附录A.2 雷达监测数据样例 附录A.3 激光测距监测数据样例 附录A.4 航天器星历数据样例