簡 要
為了應對日益嚴重的軌道擁堵問題,SpaceX 正式推出了“Stargaze”,這是一款新型的空間態勢感知 (SSA) 系統,旨在增強近地軌道 (LEO) 環境的安全性。
SpaceX希望通過提供透明、低延遲的數據層,激勵其他運營商共同致力于飛行安全,并采取更嚴格的沖突規避措施。
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軌道監測的新方法
諸如將火箭殘骸留在近地軌道、運營商在不共享軌道預測或與其他在軌衛星協調的情況下操縱衛星,以及各國進行反衛星試驗等做法,都加劇了碰撞風險,因此亟需改進太空交通協調。傳統方法通常每天只能觀測目標有限次數,導致軌道預測存在很大的不確定性,而變幻莫測的太空天氣更使這種不確定性雪上加霜。
傳統的空間態勢感知 (SSA)嚴重依賴地面傳感器,這些傳感器每天僅對衛星進行幾次觀測,這往往導致軌道預測存在很大的不確定性。
相比之下,Stargaze 利用了分布在 Starlink 衛星群中的近 3 萬個星敏感器。這些傳感器最初設計用于衛星姿態控制,現在可對附近天體進行持續觀測,每天探測到約 3000 萬次凌日事件。
這生成了一幅密集且不斷更新的低地球軌道 (LEO) 活動地圖,使得在幾分鐘內而非幾小時內識別潛在碰撞成為可能。
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技術性能和防碰撞
Stargaze平臺能夠自主聚合觀測數據,生成精確的軌道估計和預測。其關鍵特性在于能夠以業內前所未有的頻率生成交會數據消息(CDM)。
- 檢測頻率:全船每天 3000 萬次通行。
- 延遲:結直腸癌篩查結果可在幾分鐘內送達。
- 機動檢測:該系統可以識別第三方衛星的非協調機動——這一能力在 2025 年底得到了驗證,當時 Stargaze 系統僅提前 5 小時就使一顆 Starlink 衛星避免了與不合作的航天器相撞。
- 數據共享:SpaceX 向任何向平臺提交自己星歷(軌跡)數據的運營商免費提供這些篩選結果。
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理由:降低軌道碎片風險
隨著近地軌道上活躍衛星、廢棄火箭殘骸和軌道碎片日益增多,Stargaze衛星的發射顯得尤為重要。諸如反衛星試驗或未能共享軌道預測等不負責任的做法,加劇了凱斯勒綜合征(一種連鎖碰撞)的風險。SpaceX希望通過提供透明、低延遲的數據層,激勵其他運營商共同致力于飛行安全,并采取更嚴格的沖突規避措施。
為了最大限度地保障所有在軌衛星的安全,SpaceX 將通過其空間交通管理平臺,免費向所有運營商提供 Stargaze 衛星的交通數據。?該平臺已與十幾家衛星運營商進行了“封閉測試”,實現了低延遲的星歷共享和交會篩選。從今年春季開始,向該平臺提交星歷(軌跡預測)的運營商,除了可以收到其他參與運營商的星歷外,還將收到基于 Stargaze 數據的交會預測數據 (CDM)。這確保了運營商能夠以低延遲的方式獲取最佳的交會評估數據。
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Stargaze系統在太空安全領域已展現出卓越的效用。2025年末,一顆星鏈衛星與一顆正在進行機動的第三方衛星發生近距離交會,但該第三方衛星的運營商并未共享星歷數據。在交會前五個小時,預計近距離交會距離約為9000米,這被認為是安全的避碰距離,碰撞概率為零。
然而,在距離交會僅剩五個小時時,該第三方衛星進行了一次機動,改變了其軌道,并將預計的避碰距離驟降至約60米。
Stargaze系統迅速探測到這一機動,并將更新后的軌道發布到篩查平臺,生成新的碰撞檢測數據(CDM),并立即分發給相關衛星。最終,星鏈衛星在探測到該機動后一小時內便做出了反應,規劃了規避機動,將碰撞風險降至零。在如此短的時間內,如果依賴傳統的雷達系統或高延遲的交會篩查流程,是無法實現這一目標的。如果對第三方衛星的觀測頻率較低、碰撞篩查耗時較長,或者應對措施需要人工批準,那么此類事件可能無法成功避免。
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盡管 Stargaze 系統顯著提升了運營商安全飛行的能力,但運營商必須頻繁共享其衛星群的星歷信息。對于擁有機動飛行器的運營商而言,這一點尤為重要。
雖然 Stargaze 系統能夠比目前使用的任何其他系統更快地檢測到機動動作,但最權威的衛星軌跡信息來源仍應由運營商自身提供,從而實現沖突規避并最大限度地減少碰撞規避操作。
Starlink 星歷信息?每小時更新并公開共享,所有其他運營商也應如此。一個恰當的類比是商業航空:每天有數十萬架次的飛機起降,但它們之所以能夠避免碰撞,是因為它們會將自身位置和飛行計劃廣播給其他飛機。同樣,航天器運營商也應遵循共享其預測軌跡的這一最低標準。
希望這個系統真的能避免太空垃圾和航天器碰撞。
關 鍵 詞
#SpaceX #星空觀測系統 #太空交通 #starlink #stargaze #態勢感知
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