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《空間系統-空間碎片減緩要求》工程標準ISO 24113:2019正式發布

《空間系統-空間碎片減緩要求》工程標準ISO 24113:2019正式發布


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目前,航天工業的一個顯著特征是發射量的迅速增加。大量的小型航天器(特別是CubeSat)正在被各種組織定期發射入低地球軌道,其中許多組織都是新興公司。在不久的將來,預計包括數百甚至數千顆衛星在內的大型星座將被發射到LEO。

自2010年以來,國際標準化組織(ISO)出版了一整套旨在空間碎片減緩的空間系統工程標準,該標準按照層次結構排列。主要要求在頂層標準ISO 24113中定義,層次結構中的ISO 24113以下是一系列較低層次的標準和技術報告。這些標準包含符合ISO 24113中上層要求的詳細要求、實施措施和工程實踐。ISO 24113的廣泛采用,特別是對新進入空間行業的組織,被視為創造可持續空間環境的重要一步。

此次ISO 24113:2019的主要內容包括,在軌運行時候避免碎片的主動釋放、避免在軌解體(包括對于航天器的詳細空間碎片減緩要求)、航天器(包括運載火箭)的任務后處置以及減少對LEO、GEO的影響(干擾、再入風險、避碰、撞擊存活率)。

ISO 24113在2011年首次發布時,尚不包括有關碰撞規避或對小碎片和微流星體撞擊生存性的上層要求。這導致了ISO 24113與一些中層級別的碎片文檔(如ISO 16126和ISO 16158)之間的脫節。然而,自2011年以來,行業的變化已經允許再次考慮這些要求,特別是現在正在引入一些條款,要求對航天器的碰撞風險進行積極的管理,并在適當情況下進行規避機動。在航天器的設計過程中,也有可能要求評估碎片或微流星體的撞擊風險。這些新增的需求將使ISO 24113能夠完全兼容之前的下層標準。

2019年7月ISO發布了大幅修訂版本的ISO 24113:2019,該標準是在2011版的基礎上,經過五年系統評估并加以改進最終完成的。所有的ISO標準都要經過該評估過程,以確保其保持能夠適應航天工業的最新需求,ISO組織下的WG7工作組(成員包括工業界和主要空間機構的代表)負責監督ISO 24113的審查。對比ISO 24113:2011主要的變化如下。

1.術語補充

修改了“空間碎片”和“航天器”等一些術語的定義,對載荷失效但仍受控的衛星將不再屬于碎片。術語解釋里增加了關于任務后棄置的相關詞匯,如:受控再入、棄置機動、地球軌道、運載火箭、任務、任務壽命延長、鈍化、受保護區域、空間物體等,刪除了管理機構。該變化旨在更全面細化各種概念的表述,增強在所有ISO空間相關標準中使用這些術語的一致性。

2.操作碎片的限制

標準中新增加了操作碎片數量和尺寸的限制。在正常運行期間,運載火箭釋放到地球軌道上的空間碎片的數量將會受到限制。對于一箭一星的發射,最多只允許釋放一個物體,而對于一箭多星的發射,最多只允許釋放兩個物體。另外,固體火箭發動機排出的爐渣顆粒尺寸應不大于1毫米。該標準對火箭發射技術門檻提出了要求,對航天器發射過程中產生的碎片數量和尺寸提出了具體要求,目的在于抑制GEO、LEO軌道上空間碎片的數量。

3.棄置要求

標準中對航天器或軌道級的棄置提出了更高的要求。舊標準中僅要求航天器或軌道級完成任務后棄置成功的概率至少為0.9。新標準中則從航天器設計、發射、在軌意外、超期服役等各種情況下,對航天器的棄置能力提出要求。即航天器無論處于何種狀態,均需對棄置做好相應準備。該標準提高棄置要求,減少航天器滯留軌道對于在軌工作航天器的危害,降低空間環境中危險因素。

4.航天器在軌壽命限制

新標準中對航天器在軌壽命進行了更嚴格的限制,舊標準中規定LEO航天器在任務結束后的25年內完成離軌。新標準則規定如果航天器不具備機動能力,則在進入工作軌道開始后25年內完成離軌,而不是在任務結束時開始計時。修改任務后處置留軌時間可以縮短不具備機動能力的航天器在任務后對軌道其他航天器的潛在危害,該標準對不具備機動能力的衛星(尤其是小衛星星座)的軌道提出了壽命要求。

 
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