STM太空交通管理難度高 數據融合與共享 - 工程師

STM太空交通管理難度高 數據融合與共享成關鍵

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數百萬的太空垃圾（orbital debris），大到足以傷害衛星卻又小到無法追蹤，正威脅著
軌道上的永久穩定和安全。

討論太空交通管理主要集中於三大目標：
1.從國家安全的角度追蹤需要追蹤的物體 (涉及太空船、太空國際工作站、衛星星群安全
)；
2.從航太的角度追蹤可以追蹤的物體 (涉及STM太空交通運輸安全)；
3.使用主動清除垃圾系統清除太空碎片。

對於太空交通管理（STM）議題，美國政府缺乏對STM的實際行動，根本原因在於：無法管
理無法衡量的東西。STM系統的其中一項基本原則是在管理範圍內探測、識別和準確追蹤
所有物體。近地軌道管理範圍必須包括所有大型太空垃圾。然而，目前仍未開發出能夠有
效預測衛星活動和大型太空垃圾之間連結所需的必要技術。而低軌道太空垃圾已較過去幾
年就成長了22%。

截至2021年9月，據歐洲太空總署（ESA）的太空垃圾辦公室(Space Debris Office)統計
：

---自1957年太空時代開始以來，成功發射的火箭數量大約為6100次。
---送入地球軌道的衛星數量大約為12,000顆，其中約7,500顆仍在軌道上。
---目前仍在運行的衛星數量約為4,700顆。
---由美國太空監視網（U.S. Space Surveillance Network）定期追蹤並維持紀錄中的大型
太空垃圾數量超過29,000個。
---太空垃圾導致碎裂、爆炸、碰撞或異常事件超過600件。
---在地球軌道上的所有太空物體總質量超過9,600噸。
---透過統計模型估計，尺寸大於10公分的在軌碎片數量有3.65萬個。1至10公分的有100萬個
，1毫米至1公分的物體有3.3億個。

由於感測器的覆蓋面積不足，目前面臨的最大挑戰之一便是對全面性太空領域的意識。目
前，有一些已經開發或正在開發的系統，但沒有一個系統能夠達到水準之上的整合，提供
全面的太空領域意識。大多數的STM討論聚焦於目前有在追蹤的大約35,000個物體上，但
這也只是總數的0.01%。

所有多方著手的STM方法包括：太空垃圾清除，消除600公里至1200公里高度的5公分及更
小物體，再加上4π立體感測器覆蓋以探測和追蹤更大的物體。這些軌道上的廢棄物小到
無法追蹤，而且對衛星造成的損害也無法被核實或記錄。尤其，必須不斷且選擇性地清除
部分1公分至10公分大小的廢棄物體。

需要更好的數據融合以執行防撞機制
除了開發更先進的太空光學感測器外，建立防撞機制也很重要，但關鍵在「全面的數據融
合」，將美國政府免費提供的商業太空交通環境認知SSA數據(space situational
awareness；SSA)和其他衛星運營商的數據相結合，也要改進建模是關鍵，例如更精確的
衛星尺寸，而不是物體近似尺寸，以便提供衛星運營商用於精準執行防撞機制。

透過數據共享決定衛星通行權
衛星運營商之間雙邊協定是必要的，但也是有問題的。由於目前短期內，還看不到建立一
個總體太空交通管制機構的前景，所以可從減少衛星之間碰撞風險的最佳方法來建立一個
自組織的衛星運營商網路，其中就是提取分享安全數據，以便能更安全地運營。目前，已
有美國國會議員提倡包括開發一個開放架構的數據存儲庫，該數據庫將結合來自政府和商
業來源的SSA數據。而區塊鏈技術或許可以用在數據共享上，克服營運商之間的信任問題
，也去掉了人為不良操縱的過程。

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