国家标准计划《空间碎片环境演化模型》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 。
49 航空器和航天器工程 |
49.020 航空器和航天器综合 |
编号 | 语种 | 翻译承担单位 | 国内外需求情况 |
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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 | 各主要航天国家都存在各自的长期演化模型,且因为受到技术保密的原因,各国的模型没有办法进行统一。因此制定外文版的需求不存在。 |
截至目前,地球轨道上的空间碎片质量已将近8000吨,绝大部分来自于10厘米以上的空间物体。
这些空间物体中90%左右是空间碎片,并且数量仍在逐年增加。
空间碎片长期演化模型主要预测空间碎片环境长期变化趋势,对空间碎片的数量增长、密度分布、解体事件发生率等环境演变情况进行长期预测,可仿真分析空间碎片减缓(或清除)策略对未来空间碎片环境演化的影响,评估减缓措施的效果,为制定空间碎片减缓政策、法律法规等空间环境保护措施提供依据。
国外从上世纪70年代就开始关注空间碎片日益增多的问题, 主要航天国家都开展了空间碎片环境长期演化模型的研究工作,建立了用于环境长期预测的分析模型。
上世纪有模型计算结果表明,当近地轨道上的物体密度达到足够高时将会引发碰撞级联效应。
2006年,科学家预测未来空间碎片环境在当前的减缓水平下,即使未来不再进行发射,也只能维持稳定50年。
该研究结果引起国际上的广泛关注。
各国家利用各自的空间碎片长期演化模型对未来LEO轨道环境的稳定性进行联合研究,结果表明,即使大幅提升空间碎片减缓水平(即使任务后处置率达到90%)也不足以维持LEO轨道环境长期稳定,应该考虑更为激进的措施,比如主动碎片清除,来保证人类太空活动的可持续发展。
目前,国际上正在对未来环境演化的不确定因素等进行联合比对研究。
基于这些模型的研究结果将为制定合理科学的减缓措施和清除策略、制定空间碎片相关国际规则提供量化的依据。
为了获得对空间碎片环境未来发展趋势的统一、科学的认知,量化评估各类政策规则对空间碎片环境的长期影响,我国科学家也自主研发了空间碎片长期演化模型(SOLEM),积极参与长期演化模型的国际比对工作。
空间碎片减缓相关政策、规则、措施的制定将对空间碎片环境的长期变化产生深远影响,空间碎片环境模型标准作为支撑国家政策、规则和措施制定重要依据之一,需要具备两个特点:(1)科学性,能够对各类政策和规则的长期影响进行准确评估;(2)唯一性,不能出现对趋势判断的二异性,造成政策、规则和措施实施的困扰。
当前空间碎片环境复杂多变,外空规则博弈激烈,空间碎片涉及外空长期可持续发展,涉及外空安全,涉及太空交通管理,是外空规则谈判中的热点和焦点问题。
而当前外空规则制定越来越依赖技术和数据以及科学模型分析结果,如果在关键问题博弈中没有自主的模型和数据,难以提出有说服力的证据和观点,则在外空规则谈判中缺乏足够话语权。
因此,有必要在前期工作和国外对比经验的基础上,建立空间碎片环境演化模型的方法标准,同时规范模型中参数和子模型的正确使用,为参与国际比较研究,鉴别减缓措施合理性奠定技术基础。
本标准规定了空间碎片环境演化模型的编制原理、应用范围、模型中参数的使用方法等。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 空间碎片长期演化模型总体架构 5 模型的计算流程 6 主要模块计算原理方法 6.1 航天活动模型 6.2 空间碎片轨道演化计算 6.3 碰撞概率计算模块 6.4 解体模型 6.5任务后处置 6.6主动空间碎片清除