낮은 지구 위성에 궤도의 영향과 그것을 막는 방법

궤도에 걸맞는 Decay: LEO 위성에 보이지 않는 끌기

이 위성은 위성의 우주 비행을 통해, 우주 비행의 모든 것을 가능하게하는 현대 우주 인프라의 임무입니다. 지구의 우주 비행과 과학 연구에 대한 지구 관측. 고도에서 궤도는 약 160km와 2,000km 사이, 이 위성은 지역에서 작동, 매우 얇은, 무시할 수없는. 시간이 지남에 따라, 대기 입자와 충돌은 위성을 잃는 비옥한 에너지, 점차적으로 자신의 고도를 낮추는, 심지어는 궤도의 수명을 줄 수 있습니다. , 짧은 시간 동안, 우주 비행의 수명을 증가하는 데 기여할 수 있습니다.

Orbital decay는 주로 " 대기 드래그"로 구동됩니다. - 열이 중단되는 우주선을 가열하는 동일한 마찰. 1,000km 미만의 고도에서, 지구의 대기권의 밀도는 태양 활동, 시즌 및 낮의 시간과 변화, 감퇴 비율을 예측할 수 없습니다. 고도의 작은 변화조차 대기 밀도가 폭발적으로 고도 감소 때문에 감속률을 조정할 수 있습니다. 매우 낮은 궤도 (저장 400 년 이상)의 위성은 400km 이상 남아있을 수 있습니다.

Orbital Decay Degrades 위성 성능

궤도 감퇴의 효력은 간단한 고도 손실을 넘어 확장합니다. 위성 하락으로, 몇몇 성과 미터는 degrade를 떨어뜨립니다:

배경 격차 – 낮은 궤도는 더 작은 순간적인 시계를 의미하고, 위성을 감소시키고 통행 당 커버할 수 있는 지역을 감소시킵니다. 통신 별자리는 더 많은 위성을 추가하거나 광속 본을 조정해야 합니다.
수입된 드래그 및 연료 소비 – 고도와 지상 트랙을 유지하려면 위성은 더 자주 불을 갖춰야 하며, 소중한 제안과 제한 임무 생활.
열 응력] – 낮은 궤도는 두 개의 직접 태양 방사선과 공기역학 난방, 열 제어 시스템에서 더 큰 열 유출에 위성을 노출.
궤도 슬롯의 중단 – 정확한 반복 지상 궤도에 위성 (예를 들면, 지구 이미징을 위해)는 그들의 의도한 적용 지역에서 멀리 드리기 위하여, 비용으로 maneuvers를 요구하는.
Uncontrolled re-entry – decay가 너무 빠르거나 추진이 실패하면 위성은 지구의 대기를 조기에 다시 입력 할 수 있습니다., 아마도 전반적으로.

감퇴를 관리하기 위해 실패는 다른 개체와 충돌의 위험을 증가시킵니다. 위성이 낮아지면, 그것은 더 궤도 고도를 교차하고, 함께 이벤트의 확률을 올리십시오. NASA 궤도 Debris 프로그램 사무실]는 거의 관리 감퇴에 기인한 몇 가지 실수로 문서화했습니다.

사례 연구 : Iridium–Cosmos 충돌

2009 년 운영 이리듐 33 위성과 감쇄 러시아 코스모스 2251는 시베리아에 콜라주를 콜라주로 썼다. 두 위성은 가까운 폴 리오 궤도에 있었다. 주요 원인은 추적 파편이었다 동안, 우주 위성 궤도 부패로 인해 년 동안 역 유지없이 무방했다. Space.com 보고서]])는 직접적인 사건에 대한 사건을 설명했다. 이 사건은 직접적으로 자신의 임무를 위해 경쟁적으로 기여하는 것이 아니라.

Mitigation Strategies: Passive Design에서 Active Maneuvers에게

우주 산업은 궤도 감퇴를 반대하는 입증되고 신흥 기술의 한 벌을 개발하고 위성 유틸리티를 확장했습니다.

추진역-Keeping

가장 직접적인 방법은 내장된 스러너를 사용 하는 것입니다-이더 화학 또는 전기- 주기적으로 위성의 고도를 상승. SpaceX의 Starlink 또는 OneWeb 같은 큰 별자리에 대 한, 자동화된 궤도 상승 화상은 매 몇 일 수행 됩니다. 이 맹렬한 드래그에 대 한 정확 하 고 그것의 지정된 조작 포탄 내에서 위성을 유지. 이러한 맹렬한의 효율성은 특정 임펄스 및 사용 가능한 추진에 따라 달라집니다; 위성은 긴 임무를 위해 설계 되었습니다 자주 그들의 총 소유의 총 소유의 총 소유의.

드래그 돛과 Deorbit 시스템

최근 몇 년 동안, 많은 기관은 위성이 25 년 (FCC 및 UN 가이드라인) 내에서 논쟁을 겪고 있습니다. Drag 항해 - thin, 임무 끝에 unfurl가없는 경량 막 - 10 개 이상의 요인에 의해 위성의 단면 영역을 증가, 자연 감퇴를 가속화하고 제어 된 재입력을 보장합니다. 예를 들어, [[FLT : 0] 유럽 우주국의 직행선을 드래그하여 분기별 기술을 테스트했습니다.[FLT : 0] [[FLT : 0]]] [[FLT : 0]]]] [FLT]]] [FLT]]]]] [FLT]]]]]]]

고도 선택과 궤도 Phasing

미션 플래너는 계획 수명에 중요한 드래그 임계 값의 위 남아있는 초기 고도를 선택하여 디테일을 시작할 수 있습니다. 일관성있는 접지 해상도를 요구하는 이미징 위성의 경우, 600-800 km의 태양 동시 궤도는 적용과 낮은 드래그 사이의 좋은 균형을 제공합니다. 통신 별자리의 경우, 550-1,200km의 고도는 일반적이며, 일부 프로펠러가 가끔 rephasing에 사용될 것이라는 이해와 함께.

향상된 대기 모델링

정상적인 감퇴는 태양 플럭스와 변화하는 위 대기권의 조밀도의 정확한 모형을 요구합니다. NRLMSISE-00 의 empirical 모형은 널리 이용됩니다, 그러나 더 새로운 기계 학습 모형은 지금 높은 정밀도로 단기 조밀도 변화를 예측할 수 있습니다. 그런 예측은 가동자가 대기 끌이 가장 높을 때만 정지 기우는 화상을 계획하는 것을 허용합니다. 그들은 또한 태양 폭풍의 궤도를 조정해서 함께 피하는 것을 도울 것입니다.

활성 Debris 제거 (ADR)

ADR 임무는 개발 중이다. 로봇 팔, 그물, 하포스 및 자석 그립은 큰 파편을 캡처하고 처리 궤도 또는 빠른 감퇴 쓰레기를 견인하는 것을 목표로하는 데 도움이되는 defunct 위성을 위해. ESA Clean Space Initiative는 ClearSpace-1 임무를 포함하여 여러 demonstrators를 자금을 지원하지만, 이는 여전히 2026 년 동안의 위협을 제공하지만, 여전히 2026 년의 위협을 제공하지만, 여전히 2026 년의 위협을 제공 할 수 없습니다.

Decay Resilience에 대한 미션 디자인 최적화

위성 모양 및 물자

Drag는 낮은 정면 지역 및 유선형 모양을 가진 인공위성 디자인에 의해 극소화될 수 있습니다. 많은 작은 인공위성 (CubeSats)에는 편평한 또는 복부가 있습니다, 그러나 통신수는 조용한 기간 도중 “edge-on” 그(것)들을 동양화할 수 있습니다 끌기 위하여. 낮은 지상 에너지도 가진 물자는 또한 입자 접착을 감소시킬 수 있습니다, 끌기에 효력은 작습니다. 그러나, 공기역학은 매우 낮은 궤도 (400 km)에서 더 많은 것 교류가 전이 전환합니다.

Propellant-Free 솔루션

무거운 연료 탱크를 운반 할 수없는 임무를 위해, 대안 개념은 다음과 같습니다 :

Electrodynamic tethers – 긴, 전도성 테더는 지구의 자기장과 ionosphere와 상호 작용하여 돌격을 생성하며, 선구적인 유지 보수를 허용한다.
태양 항해 – 심층 공간에 대한 주로 동안, 태양 방사선 압력은 고위도에서 끄는 것을 사용 할 수 있습니다 (800km 이상).
Magnetic Torquers – 이 드래그를 최소화하기 위해 오리엔테이션을 조정할 수 있지만, 고도를 직접 변경할 수 없습니다.

규제 및 정책 프레임 워크 운전 완화

국제 지침은 엄격한 성장했다. ] UN위원회 외부 우주의 평화로운 사용] 우주 부회장의 부회장 가이드 라인에 종료, 이는 임무 완료 후 25 년 동안 궤도 수명을 제한하는. 미국 연방 통신위원회 (FCC)는 이제 LEO 연산자가 부패 능력을 포함하여 상세한 파급 계획을 제출하기 위해 필요합니다. 일부 기관, 유럽 우주기구와 같은, "설계"위험을 위해 더 이상 이동 - "설계"위험의 위험이 감소하는 위성의 위험에 대한 위험이 감소한다.

미래: 자율적 궤도 관리 및 AI

고급 자동화는 감퇴 응답을 변환합니다. 행성과 스파이에 의해 운영되는 수천의 위성의 별자리는, 최적의 역 유지 일정과 실제 시간에 악령을 방지하기 위해 지상 기반 AI를 사용합니다. 예상치 못한 드래그 변경을 감지하는 결함 관대한 컨트롤러를 포함하여, 내장된 자율성, 분산 시스템 프로그램의 NASA의 자율적 운영에 의해 테스트되고 있습니다. 가까운 미래에, 위성은 자기 공명 충돌을 방지하기 위해 자기 공명 할 수 있습니다. 인간적인 변화없이 인간 형성을 유지하지 않고 지속적으로 형성하지 않고.

Predictive 충돌 방지

새로운 기계 학습 도구, 같은 ESA의 SPOC (Space Debris Office Conjunction Assessment), fuse 궤도 데미 모델 추적 데이터 초기 경고. 가까운 접근법이 예측될 때, 연산자는 수행 할 수 있습니다 “predicted Avoidance maneuvers” – 큰 연료 펜던트없이 위험을 줄이기 위해 강제 변화. 데미 모델 개선으로, 같은 시간 연장에서 이러한 시간을 연장 할 수 있습니다.