【航天】SpaceX官方文档——空间安全、可持续性发展和天文观测影响的减缓

来源:电子技术应用ChinaAET发布时间:2023-03-051703浏览

自2018年3月获得Starlink第1代网络运营许可证以来，SpaceX迅速部署卫星，将互联网带到美国和其他国家一些地面通信设施难以触及的地方。五年后，SpaceX发射了近4000颗卫星，并为全球超过100万个用户提供高速互联网，其中大多数是家庭。Starlink仍在继续快速增长，SpaceX也在努力满足全球范围内不断增长的网络连接需求，特别是在此前几乎没有宽带连接的地区。随着我们的第二代星链卫星(Gen2)获得授权，SpaceX将为更多用户提供更快的网络连接速度。这项新授权使SpaceX能够发射更多经过大幅改进的航天器，每颗卫星的吞吐量明显高于第一代系统。最终对于消费者来说，这意味着更多的带宽和更高的可靠性。因此，无论生活在哪里，都将有数百万人能够接入高速互联网。

V2 mini

SpaceX将很快发射新一代卫星（北京时间，2月28日上午7:13，SpaceX在卡纳维拉尔角发射该公司首批第二代星链卫星），这些卫星比前几代更大，能力更强。我们将这些卫星称为“V2”，这种卫星设计将有两个独立的版本:一个与猎鹰9号运载火箭兼容，另一个与星舰运载火箭兼容。当我们在猎鹰9号上发射V2卫星时，这些卫星不是全尺寸版本。猎鹰9号发射的V2卫星相对于未来星舰发射的卫星是偏小的，所以我们亲切地称它们为“V2 mini”卫星。但是不要让这个名字欺骗了你，V2 mini卫星的服务能力是早期同类卫星的四倍。

空间可持续性和空间安全

随着我们开始部署我们的第二代星链卫星V2 mini，SpaceX将继续引领行业创造一个安全和可持续的空间环境。SpaceX将可持续性作为其卫星运营的一个关键设计要素，确保如果卫星变得不可操纵时也不会有任何碎片留在空间超过五年。SpaceX坚持并大大超越任何适用的要求或行业最佳实践，并以完全透明的方式运营，甚至超越美国法规的要求。正如我们在上一次更新时所详细描述的一样，SpaceX向美国联邦通信委员会(FCC)提交了大量文件，并制定了“行业最佳实践”指南，SpaceX的太空安全方法包括许多大大增强可持续性的元素。

其中包括:

设计和构建可靠性**（原文为Design and build reliability，结合下文，应该是指卫星设计和星座建设两者都兼顾了可靠性）**。SpaceX设计和制造的星链卫星具有很高的可靠性，在部署了近4000颗卫星后，可靠性约为99%。轨道高度低于600**km**。SpaceX选择在600km以下的高度运行我们的绝大多数卫星。在这些高度，由于大气阻力，即使在罕见的异常情况下，卫星轨道也将在短时间内降低并回到地球被大气烧毁，消除卫星长时间停留在轨道导致轨道碎片的风险。星舰分离位于空间站下方的轨道。在这个高度的轨道分离(低于400km)，任何没有通过初始系统检查的星链卫星都会迅速主动脱轨，或者受到大气阻力被动离轨（卫星无法操控，比如之前遇到的电磁问题导致卫星失效）。与美国政府和其他卫星所有者。运营商保持彻底透明和数据共享，以确保全面的空间态势感知。**SpaceX公开分享所有SpaceX航天器的高保真未来位置和速度预测数据，以及这些预测的不确定性。此外，SpaceX是唯一一家向FCC提供常规系统“健康报告”的运营商。先进的防撞系统保护。SpaceX卫星利用自主防撞系统，确保航天器拥有最新信息，以减少被跟踪物体(包括碎片和活动卫星)的接近。SpaceX的自主防撞系统已经过美国宇航局的交会评估和风险分析(Conjunction Assessment and Risk Analysis，CARA)计划的审查，该计划认为它足以值得信赖，可以依靠它来避免与美国宇航局的航天器发生碰撞（嗯，至于是不是会碰到我们中国以及其他国家的卫星，感觉我们得时刻根据他们提供的数据，监管自己的卫星，防止被碰撞）。任务结束后的处置。SpaceX卫星在航天器任务结束后的几周内被自身携带的推进系统推离轨道。这大大超过了25年的国际标准。Starlink航天器是100%可报废的。在寿命结束时，SpaceX的星链卫星在设计时确保了其在重返大气层时可被完全烧毁，消除碎片坠落地面的风险。最佳实践。SpaceX的太空安全方法依赖于操作的高度透明，基于以往的业务经验教训，SpaceX与其他运营商和专家合作开发“行业最佳”实践”。SpaceX鼓励所有运营商采用该最佳实践方法，以保持空间安全和可持续发展。

减轻卫星亮度策略

SpaceX还优先考虑与天文学家和科学家合作，以减轻Starlink卫星条纹对他们观测的影响。对于我们的Gen1卫星，SpaceX主动向FCC申请了两项许可证修改，以反映两个不同的部署阶段，从而降低卫星的运行高度。这些修改对天文学家来说是至关重要的减缓措施，并得到美国天文学会的认可，以减少对天文学的影响，并提高轨道碎片减缓方面的空间安全。最近，国家科学基金会和SpaceX宣布了一项更新的协调协议，以保护天文学并继续在减缓做法上进行合作。正如我们在早期的更新中详细介绍的那样，SpaceX已经主动与天文学家和美国政府合作，投入工程师和资源来设计和部署缓解措施，并进行实验来测试它们的效果。例如，最初，SpaceX公司试验用一种深色涂料来吸收阳光。但是，当太空实验表明这种缓解效果不如预期时，SpaceX转向开发一种遮阳板——VisorSat——以阻止阳光照射卫星并反射回地球。SpaceX还实施了飞行配置更改，以最大限度地减少可能导致反射的航天器表面积——两者都是非常有效的缓解措施。SpaceX还开始在卫星的许多表面使用介电镜膜（dielectric mirror film），这种膜将光线从地面反射出去，导致反射率降低。自从在我们的卫星上首次使用反射镜以来，我们在反射镜薄膜技术及其应用方面取得了重大进展。我们还开发了一种行业领先的太空黑漆（space-qualified black paint），用于有角度的表面或不利于镜面粘合的表面。SpaceX将继续开发其他的技术，包括将电介质镜膜(由SpaceX开发和制造)与SpaceX开发的低反射率黑色涂料相结合，后者将阳光反射远离地球，与空间上可用的最暗涂料相比，它将较低的镜面峰值减少了五分之一。这些改进在我们的V2卫星上实施。凭借多年的经验以及在设计、测试和现场缓解策略几个方面的能力，缓解措施将能够从一开始就“融入”V2卫星的设计中。此外，我们还设计了太阳能阵列，以允许在卫星接近终端时进行偏离，从而减少反射。因此，虽然我们的V2 mini卫星比早期版本更大，但我们仍然预计，一旦全面的缓解措施得到实施，卫星到达其运行轨道后，它们会变得比上一代更暗。然而，我们想强调的是，尽管亮度分量测量、地面建模和分析显示了有效的亮度缓解措施，但在对卫星进行在轨观测并收集和分析数据之前，我们还不知道我们努力的全部效果。我们从早期观察中了解到的信息将帮助我们改进和完善缓解措施。这些V2 Mini卫星最初可能有些明亮，尤其是在升轨和初始运行期间，但正如我们的跟踪记录所显示的，SpaceX将不懈地改进设计/制造/材料和运行缓解措施，并继续与天文学家合作，降低我们卫星的亮度。至关重要的是，我们还将与其他运营商分享我们的经验，以保护共享的空间领域。为此，SpaceX将继续为其他卫星开发商和所有者/运营商提供我们开发的介电镜膜和深色涂料。

信息来源

extension://bfdogplmndidlpjfhoijckpakkdjkkil/pdf/viewer.html?file=https%3A%2F%2Fapi.starlink.com%2Fpublic-files%2FGen2StarlinkSatellites.pdfextension://bfdogplmndidlpjfhoijckpakkdjkkil/pdf/viewer.html?file=https%3A%2F%2Fapi.starlink.com%2Fpublic-files%2FBrightnessMitigationBestPracticesSatelliteOperators.pdf

来源| 航天星世纪

推荐阅读——

【航天】2023中国商业航天大年的革新爆发点

【航天】长征十号可复用？分为载人登月和近地轨道两个版本，2027年首飞

【航天】认真科普——日本最新型运载火箭H3首秀还没开始就结束了

【航天】世界首次！航天飞行过程中使用双光子显微镜获取航天员皮肤表皮及真皮浅层的三维图像

【航天】高通量卫星中星26号成功发射！

【重磅】2023年商业航天技术沙龙圆满结束，干货满满