最新！美国政府发布轨道碎片研发计划

此GIF是更长的动画的一部分，该动画显示了地球周围轨道上不同类型的空间碎片对象和不同的碎片大小。对于大于10厘米的碎片物体，数据来自美国太空监视目录。有关小于10厘米的碎片对象的信息基于ESA的统计模型。（来源：ESA）

特朗普在本届政府的末期，发布了《国家轨道碎片研究与发展计划》（U.S. Government Releases Orbital Debris R&D Plan），该计划旨在指导旨在限制，追踪，表征和修复地球轨道中的碎片的联邦研发工作。该计划是由国家科学技术委员会建立的跨机构工作组的产物。该委员会是白宫科学技术政策办公室的一部分。该文件列出了未来研发工作的14个优先领域，如下所示。

1. 通过设计限制碎片的产生。合理谨慎的航天器设计选择可能会限制新碎片的产生。
   要素1的研发优先事项：
   •减少发射过程中的碎片
   •改善航天器表面的回弹力
   •改善屏蔽性和抗冲击性
   •制定将减少或限制碎片过程的设计
   •改善机动性
   •结合任务终止方法以最大程度地减少碎片进入航天器和任务设计
   

2. 跟踪并表征碎片。碎片跟踪和表征对于实现有效的缓解措施和安全的航天飞行至关重要。
   要素2的研发优先事项：
   •表征轨道碎片和空间环境
   •开发技术以改善轨道碎片的跟踪和表征
   •减少轨道传播和预测中碎片数据的不确定性
   •改善碎片目录的数据处理，共享和过滤
   •过渡研究关于碎片跟踪并将其表征为作战能力
   

3. 修复或重新利用碎片。从长远来看，补救活动（也称为主动清除碎片）可以从根本上减少关键轨道体制中碎片撞击的风险。重新调整用途也可能有助于降低风险和清除碎片。
   要素3的研发优先事项：
   •开发用于大碎片物体的补救和重新利用技术和技术
   •开发用于小型碎片物体的修复技术和技术
   •建立风险和成本效益分析模型

报告说，随着地球轨道变得越来越拥挤，轨道碎片“对安全航天飞行构成了越来越大的危害”。

该文件说：“目前大约有23,000个10厘米（约等于垒球大小）或更大的碎片，已编入目录并进行了追踪，以防发生碰撞。” “但是，据估计，大约有500,000个物体的大小为1厘米或更大，而超过1亿个碎片物体的大小至少为1毫米。小于5厘米的物体即使在近地轨道（LEO）中也很难单独跟踪；因此，这些人口规模估计严重依赖统计抽样和建模技术。

报告补充说：“虽然在地球周围的整个空间环境中都存在轨道碎片，但它们都集中在使用最广泛的轨道周围。” “编目物体的最高浓度位于LEO中-定义为海拔约2,000公里以下的区域。LEO地区的碎片估计最高，约为3,000公吨。3从LEO到地球同步轨道（GSO）总共有8,000吨的轨道碎片，其高度约为35,800公里。”

该报告指出，卫星制造商和运营商缺乏共同的轨道碎片标准以及卫星和任务设计的最佳做法。由于这样做的高昂成本，许多航天器并未设计成在使用寿命结束时就将其取消轨道运行。

“卫星在运行过程中会破裂并产生碎片。其中一些是较旧的卫星，是在碎片关注较少时发射的，但尽管设计有所改进，但涉及新卫星的事件仍在继续。碎片碎片对象占了追踪的碎片总数的大部分，”报告说。

运载火箭的上级和有效载荷部署系统正在导致碎片问题。报告称，许多发射提供者尚未开发出预防新碎片的方法。关于那里的杂物以及它的确切位置也有很多不确定性。报告称：“目前跟踪不到可能导致任务结束损坏的碎片物体的百分之一，” “碎片的特征不足以进行准确而可靠的风险评估。物体的大小，形状，质量和速度都会影响撞击时产生的损伤程度和损伤类型。

“跟踪物体和传播轨道的不确定性很高。该文件补充说，由于大气阻力，太空天气以及其他可能难以预测的非重力扰动的复合影响，不确定性会随着时间而增长。

该报告指出了主动清除碎片方面的许多挑战，包括：

• 相对于其他减少碎片的方法，成本更高

• 成本和收益的特征不明确

• 由于缺乏明确的清除碎片责任而导致的小市场

• 无意中产生更多碎片的风险

• 难以扩展技术以捕获多个碎片，并且

• 在不解决轨道空间的长期可持续性的情况下降低近期碰撞风险的风险。

该文件将职责分配给了NASA以及商务、国防、运输、州和内政部。