Какие инструменты и методы планирования используются, чтобы избежать столкновений в космосе во время запусков?

В настоящее время NORAD и другие компании используют большие радарные массивы для отслеживания объектов. Упрощенные траектории появляются в общих базах данных TLE.

Анализ соединения выполняется путем распространения траекторий этих объектов. Здесь используется много типов моделей, но в целом они моделируют объединение больших полей ошибок (эллипсоидальных или прямоугольных) вокруг каждого объекта. Обычно это много километров в поперечнике. Многие из моделей распространения являются частными.

Существует разрыв от соединения при запуске (воздушное пространство / FAA) до соединения в космосе - есть задержка с момента, когда объект «появляется» в космосе, до момента, когда он появляется на радаре, и его траектория отслеживается и распространяется. Подробнее см. здесь , например.

Когда существует вероятность столкновения, NORAD/JSpOC/SpaceTrack отправляют уведомления отдельным спутниковым операторам, предупреждая их об этом, в надежде, что они планируют маневры по предотвращению столкновений. У каждого оператора будет своя допустимая степень риска, и, как и в случае со столкновением «Иридиум-Космос», их склонность к риску была слишком велика. Я помню, что Iridium получала 400 сообщений в день или в неделю, указывающих на возможные коллизии.

Операторы, вероятно, будут выполнять обычные орбитальные маневры в менее удобное время, просто чтобы избежать мусора. Таким образом, уклонение не «стоит» им ничего, кроме некоторого переноса запланированных оперативных маневров. Это одна из основных причин, по которой проблема мусора усугубляется — ни у кого нет финансового стимула что-либо делать с этим.

Да, на орбите много объектов, но и космос очень-очень большой. ЛЕО о$10^{12} km^3$, поэтому общая плотность объектов и, следовательно, вероятность каких-либо столкновений в целом «низкая» - она ​​определенно выше, чем мне лично хотелось бы видеть, но, по-видимому, приемлема для спутниковых операторов.

Хотя длина окна запуска варьируется, запуски в пределах окна обычно происходят в дискретное время - обычно «запуск в минуту» или «запуск в секунду». Часто общая траектория относительно Земли используется для всего окна (или его частей) и поворачивается на правильную инерциальную траекторию для каждого ожидаемого дискретного времени запуска.

Когда у вас есть набор траекторий для дискретных моментов запуска в пределах окна запуска, вы можете выполнить относительно стандартный анализ скрининга соединений по каталогу — до тех пор, пока ваш алгоритм может обрабатывать эфемериды полета с двигателем. Некоторые алгоритмы делают предположения в процессе проверки, которые несовместимы с полетом с двигателем. Результаты этого анализа можно использовать для закрытия частей пускового окна, поскольку это создает высокий риск столкновения. Для военных запусков в США анализ CA обычно проводится через определенные промежутки времени перед запуском. Я не думаю, что какой-либо из коммерческих запусков делает этот скрининг.

И у них есть некоторые основания скептически относиться к ценности этого скрининга. Типичные ковариации запуска настолько велики, что в сочетании с ковариациями объектов на НОО на орбите, предсказанных за 10 часов или дней вперед, вы вряд ли получите действенные результаты, за исключением самых больших объектов на орбите. Например, ISS, который все равно обрабатывается несколько иначе.