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ESA正在準(zhǔn)備使用機器學(xué)習(xí)來保護衛(wèi)星

該機構(gòu)正在開發(fā)一種避免碰撞的系統(tǒng),該系統(tǒng)將自動評估空間碰撞的風(fēng)險和可能性,改善是否需要機動的決策過程,甚至可能將訂單發(fā)送給處于危險中的衛(wèi)星以逃脫的方式。

這樣的自動決策甚至可以在衛(wèi)星上進行,這將直接通知地面上的其他運營商和在軌衛(wèi)星的意圖。這對于確保自動決策不會干擾其他人的機動計劃至關(guān)重要。

隨著這些智能系統(tǒng)收集更多的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗,它們在預(yù)測風(fēng)險情況如何演變方面將越來越好,這意味著決策錯誤以及運營成本將下降。

ESA太空安全主管Holger Krag表示:“迫切需要適當(dāng)?shù)目臻g交通管理,具有清晰的通信協(xié)議和更高的自動化程度。“這就是空中交通管制已經(jīng)工作了數(shù)十年的方式,現(xiàn)在太空操作員需要齊心協(xié)力來定義自動機動協(xié)調(diào)。”執(zhí)行太空任務(wù)已不再是過去。我們現(xiàn)在面臨著過去仍在困擾著地球環(huán)境的過去軌道努力的殘余。自1957年太空時代開始以來,大約進行了5450次發(fā)射,到2019年1月,估計進入軌道的碎片數(shù)量為:

34,000個大于10厘米的物體90萬個1cm至10cm之間的物體1.28億個物體(從1毫米到10厘米)“避免手動碰撞

由于存在這種碎片環(huán)境,現(xiàn)在,在高流量軌道上的操作員通常會花時間通過執(zhí)行“避免碰撞演習(xí)”來保護其航天器免遭與太空垃圾潛在的災(zāi)難性碰撞,基本上是將命令發(fā)送給航天器以脫離方式。

此類操作取決于有效的,準(zhǔn)確的和及時的太空監(jiān)視數(shù)據(jù),例如由美國太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù),作為“合流數(shù)據(jù)消息”或CDM的基礎(chǔ),警告其航天器與另一顆衛(wèi)星或太空之間可能會近距離接觸賓語。

對于低地球軌道上的典型衛(wèi)星,每周都會發(fā)布數(shù)百次警報。對于大多數(shù)人來說,隨著一周的過去和收集到更多的軌道信息,發(fā)生碰撞的風(fēng)險會降低,但是對于某些人來說,這種風(fēng)險被認(rèn)為足夠高,需要采取進一步的行動。

對于歐空局目前在這些低空軌道上的航天器而言,每顆衛(wèi)星每周大約需要兩次警報,需要分析師進行詳細(xì)的跟蹤。這涉及到對兩個物體之間的距離,未來可能的位置,觀測結(jié)果的不確定性以及計算的不確定性以及最終碰撞概率的分析時間。

如果概率大于通常的10,000分之一,則需要各個團隊的工作來準(zhǔn)備避撞機動并將命令上載到衛(wèi)星。必須對操縱進行驗證,以確保其具有預(yù)期的效果,并且例如不會使航天器靠近物體,甚至不會傷害另一個物體。

平均而言,ESA每年每顆衛(wèi)星需要執(zhí)行一次以上的防撞機動,其中絕大部分是由于空間碎片造成的。盡管這種演習(xí)最終可以保護航天器,但它們也會干擾其正常計劃,延誤或中斷科學(xué)觀測或通訊,并經(jīng)常消耗稀少的燃料,從而縮短了飛行任務(wù)的壽命。

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