NASA_Orbital_Debris_Program_Office
NASA 軌道デブリ プログラム オフィスはジョンソン宇宙センターにあり、NASAの軌道デブリ研究の主要センターです。軌道デブリ問題への対処におけるリーダーシップは世界的に認められています。NASA の軌道デブリ プログラム オフィスは、環境の測定を実施し、軌道環境のユーザーを保護するための緩和策を採用するための技術的コンセンサスを策定することにおいて、国際的な主導権を握っています。センターでの作業は、軌道デブリ環境とその成長を制御するために講じることができる対策についての理解を深めるために続けられています。
NASA 軌道デブリ プログラム オフィスのロゴ
NASA の軌道デブリ研究は、軌道デブリのモデリング、測定、保護、軽減、再突入を含む、いくつかの広範な研究活動に分かれています。
コンテンツ
1 モデリング2 測定 3 保護 4 緩和
5 再突入
6 参考文献
7 外部リンク
モデリング
NASA の科学者は、現在および将来のデブリ環境を記述および特徴付けるために、軌道デブリ モデルの開発とアップグレードを続けています。ORDEM2000などのエンジニアリング モデルは、国際宇宙ステーションやスペース シャトルなどの宇宙船や衛星のデブリ衝突リスク評価に使用できます。EVOLVEやLEGENDなどの進化モデルは、将来のデブリ環境を予測するように設計されています。これらは、将来のデブリ環境がさまざまな軽減策にどのように反応するかを研究するための信頼できるツールです。
ORDEM2000 は、2010 年に ORDEM2010 に置き換えられました。このリリースは、NASA ODPO の経験に基づくデブリ評価モデリング プログラムの大幅な改善を表しています。長期シリーズのこのバージョンには、10 年間の追加データ、検証済みの新しい高忠実度環境モデル、データおよびモデル分析のための新しい統計プロセス、GEO によるモデリングの拡張、デブリ物質密度の組み込み、および新しい高度なコンパニオン GUI を備えた、宇宙船を含むイグルー分析パッケージ。
測定
近地球軌道デブリの測定は、軌道デブリ環境の地上ベースおよび宇宙ベースの観測を実施することによって達成されます。データは、地上のレーダーと光学望遠鏡、宇宙の望遠鏡、および宇宙から返された宇宙船の表面の分析を使用して取得されます。いくつかの重要なデータ ソースは、米国宇宙監視ネットワーク、Haystack X バンド レーダー、ソーラー マックス、長時間露光施設(LDEF)、およびスペース シャトル宇宙船から返された表面です。データは、環境モデルの検証を提供し、新しいソースの存在を識別します。
保護
軌道デブリ保護には、軌道デブリが宇宙船の運用にもたらすリスクを評価するための超高速衝撃測定の実施、および環境からのより良い保護をより少ない重量ペナルティで提供するための新しい材料と新しい設計の開発が含まれます。この作業からのデータは、モデルによって定義された環境と、その環境によって宇宙船の運用に提示されるリスクとの間のリンクを提供し、必要に応じてリスクを軽減するための設計および運用手順に関する推奨事項を提供します。これらのデータは、帰還した宇宙船表面の衝突特徴の分析と解釈にも役立ちます。この研究の主要な施設は、ヒューストンの NASA JSC の超高速衝撃技術施設(HIT-F) ですが、JSC、ニューメキシコ州、およびさまざまな DoD 研究所にも他の施設が
緩和
NASA、米国、および世界の主要な宇宙開発国にとって、軌道上のデブリの増加を制御することは、将来の世代のために地球近辺の宇宙を保護するための最優先事項です。緩和策は、新たな破片の生成を抑制または防止する、小さな破片による衝撃に耐えるように衛星を設計する、破片の少ない軌道体制を利用する、特定の宇宙船姿勢を採用する、さらには衝突を回避するための操縦に至るまでの運用手順を実装するという形をとることができます。デブリ。
1995 年、NASA は宇宙機関として世界で初めて、包括的な軌道デブリ軽減ガイドラインを発行しました。2 年後、米国政府は、NASA のガイドラインに基づいて一連の軌道デブリ軽減標準プラクティスを開発しました。日本、フランス、ロシア、欧州宇宙機関(ESA)を含む他の国や組織は、独自の軌道デブリ軽減ガイドラインでこれに追随しています。2002 年、10 か国の宇宙機関と ESA で構成される機関間宇宙デブリ調整委員会(IADC) は、複数年にわたる取り組みの後、軌道上のデブリの増加を緩和するためのガイドラインのコンセンサス セットを採用しました。これらのガイドラインは、2003 年 2 月に国連宇宙空間の平和利用委員会の科学技術小委員会に正式に提出されました。
再突入
宇宙の物体の数が増加しているため、NASA はガイドラインと評価手順を採用して、運用されていない宇宙船や地球を周回する使用済みロケットの上段の数を減らしています。ミッション後の廃棄方法の 1 つは、これらの宇宙船を軌道崩壊 (制御されていないエントリ) から、または制御されたエントリで再突入できるようにすることです。エンジンを点火して近地点高度を下げ、最終的に大気抵抗によって宇宙船が進入するようにすることで、軌道崩壊が達成される可能性がただし、生き残ったがれきの影響のフットプリントは、人が住む陸地を避けることを保証することはできません。制御された侵入は、通常、より急な飛行経路角度で宇宙船を大気圏に突入させるために、より大きな推進システムで大量の推進剤を使用することによって発生します。その後、より正確な緯度、経度、およびフットプリントで、ほとんど無人の衝突領域 (通常は海に位置) に入ります。
軌道崩壊または制御された進入から再進入する宇宙船は、通常、許容される構造負荷を超える空気力により、高度 84 ～ 72 km で分裂します。宇宙船の公称分割高度は 78 km と考えられています。より大きく、より頑丈で、より密度の高い衛星は、一般に低高度で分裂します。ソーラー アレイは、アレイ/宇宙船の取り付け点で許容曲げモーメントを超える空気力により、宇宙船の母体から 90 ～ 95 km 付近で頻繁に破損します。
宇宙船 (または母体) の分解後、個々の構成要素または破片は高度を失い続け、消滅するか生き残って地球に衝突するまで空気加熱を受けます。宇宙船の部品の多くは、融点の低いアルミニウムでできています。その結果、これらのコンポーネントは通常、より高い高度で消滅します。一方、物体が高融点の材料 (チタン、ステンレス鋼、ベリリウム、炭素-炭素など) でできている場合、その物体はより低い高度で消滅し、多くの場合生き残ります。また、物体がハウジング内に収容されている場合、ハウジングは、内部の物体がかなりの空気加熱を受ける前に消滅しなければなりません。一部の物体は、非常に高い融点温度を持ち、消滅することはありませんが、非常に軽いため (タングステン シムなど)、非常に遅い速度で衝突する場合がその結果、衝突時の運動エネルギーは 15 J を下回ることがしたがって、これらのオブジェクトについて計算されたデブリ死傷エリアは、再突入生存可能性分析の合計デブリ死傷エリアには当てはまりません。
宇宙船コンポーネントの再突入時の生存率は、NASA の 2 つの方法のいずれかによって計算されます。1 つは Debris Assessment Software (DAS) で、保守的で忠実度の低いソフトウェア ツールで、「緩和」セクションにあり、2 つ目はオブジェクト再突入生存分析ツール(ORSAT)と呼ばれるより正確で忠実度の高いソフトウェア ツールです。
参考文献
^ Krisko， Paula H. “NASA の新しい軌道デブリ工学モデル、ORDEM2010”. ナサ。NASA テクニカル レポート サーバー。hdl : 2060/20100001666 .
外部リンク
NASA 軌道デブリ プログラムの公式ウェブサイト