SMC-S-015 Utylizacja satelitów na wysokościach geostacjonarnych po zakończeniu ich eksploatacji

Norma „SMC-S-015 Geostationary Altitude Satellite End-of-Life Destruction”, opublikowana przez Space and Missile Systems Center (SMC) Dowództwa Kosmicznego Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych , opisuje wymogi dotyczące niszczenia satelity na orbicie okołoziemskiej, który osiągnął koniec swojego cyklu życia.

Likwidacja satelity na orbicie okołoziemskiej po zakończeniu jego okresu użytkowania oznacza:

• Usunięcie satelity z obszaru przestrzeni kosmicznej, w którym działają inne satelity, w sposób, który nie będzie w przyszłości zakłócał pracy innych użytkowników przestrzeni kosmicznej.
• Upewnienie się, że wyrzucony obiekt pozostanie w stanie obojętnym i nie spowoduje wewnętrznego wybuchu, który mógłby pozostawić szczątki i zagrozić działającym satelitom.

W przypadku satelitów działających w pasie geostacjonarnym najskuteczniejszą metodą utylizacji jest przeniesienie satelity na orbitę supersynchroniczną nad obszarem działającego statku kosmicznego i korytarzem manewrowym służącym do przemieszczania działających satelitów na nowe mocowania podłużne, a następnie rozładowanie akumulatorów, odpowietrzenie silników i inne działania eliminujące ryzyko wystąpienia zdarzenia powodującego powstanie odłamków.

Niniejsza norma obejmuje następujące wymagania:

• Zaplanowanie utylizacji satelitów działających na wysokości geostacjonarnej i odpowiednie scharakteryzowanie ostatecznej utylizacji w celu zapewnienia, że ​​zachowana zostanie wystarczająca ilość paliwa na potrzeby manewrów.
• Wybór ostatecznych orbit, na których satelita nie wróci do obszaru operacyjnego w przewidywalnej przyszłości.
• Pomyślne wykonanie manewru utylizacji
• Wyczerpywanie wszystkich zasobów energii pojazdu przed upływem jego żywotności w celu zminimalizowania ryzyka wystąpienia zdarzenia powodującego wypadek

Przedstawiono techniki planowania i realizacji utylizacji sprzętu kosmicznego, które odzwierciedlają aktualne, międzynarodowe wytyczne i uwzględniają najlepsze praktyki operacyjne. W niniejszej rewizji uwzględniono wyniki ostatnich badań technicznych Międzyagencyjnego Komitetu Koordynacyjnego ds. Śmieci Kosmicznych, których celem jest ograniczenie początkowej mimośrodowości orbity składowania satelitów, aby mieć pewność, że wyrzucony satelita nie wejdzie ponownie w strefę operacyjną i manewrową satelity przez co najmniej 100 lat.

Koniec cyklu życia satelity to moment, w którym satelita zostaje trwale wyłączony lub kontrola naziemna nad nim staje się niemożliwa.

Koniec misji odnosi się do momentu w życiu satelity, w którym:

• Punkt, w którym statek powietrzny nie jest już w stanie wykonywać swoich podstawowych zadań i nie musi już operować na swojej nominalnej wysokości operacyjnej.
• Punkt, w którym pozostałe paliwo, kontrola położenia lub inne funkcje krytyczne dla przeprowadzenia udanego manewru zabicia osiągną poziom lub możliwości, w których dalsza zwłoka sprawi, że ukończenie manewru zabicia będzie mało prawdopodobne.

Strefę geostacjonarną można zdefiniować jako pierścień kołowy wokół Ziemi w płaszczyźnie równika ziemskiego. Średnia prędkość kątowa obiektu kosmicznego poruszającego się wzdłuż pierścienia jest równa lub bardzo zbliżona do prędkości obrotowej Ziemi, co oznacza, że ​​satelita wydaje się być umieszczony nad ustalonym punktem na ziemi.

Jeśli chodzi o planowanie manewrów usuwania odpadów, jednym z podstawowych wymogów jest opracowanie, utrzymywanie i aktualizowanie planu usuwania odpadów po zakończeniu misji na wszystkich etapach projektowania i eksploatacji misji oraz statku kosmicznego. Norma ta powinna obejmować:

• Szczegóły nominalnej orbity misji
• Szczegóły trajektorii docelowego składowania
• Szacunkowa ilość paliwa potrzebna do utylizacji
• Identyfikacja systemów i możliwości niezbędnych do pomyślnego zakończenia procesu utylizacji
• Kryteria, których spełnienie powoduje konieczność rozpoczęcia utylizacji
• Identyfikacja zasobów energetycznych, które muszą zostać zużyte przed osiągnięciem końca ich żywotności
• Harmonogram rozpoczęcia i wykonania procesu utylizacji
• Oś czasu wyczerpywania się pozostałych zasobów energii
• Lista osób lub organizacji, które należy powiadomić o zakończeniu obowiązku i likwidacji oraz harmonogram powiadamiania

System kosmiczny powinien być zaprojektowany w taki sposób, aby prawdopodobieństwo pomyślnego usunięcia ładunku po zakończeniu misji, włączając w to wyczerpanie zasobów energii, przekraczało 0,90. Szczegóły projektu stanowiącego podstawę oszacowania prawdopodobieństwa powinny zostać uwzględnione w planie postępowania po zakończeniu misji.

Należy opracować szczegółowe kryteria dotyczące inicjowania działań związanych z utylizacją, uwzględnić je w planie utylizacji na koniec misji i monitorować przez cały czas trwania misji. Prognozy dotyczące czasu trwania misji, oparte na tych kryteriach, powinny być sporządzane jako regularna część przeglądów statusu misji w trakcie jej trwania. Status tych kryteriów powinien być przedstawiany w okresowych (przynajmniej rocznych) przeglądach misji.

Niezależnie od sukcesu lub porażki innych aspektów akcji usuwania odpadów, należy opracować plan awaryjny mający na celu wyczerpanie wszystkich zasobów energii i zabezpieczenie statku kosmicznego przed jego ostatecznym zniszczeniem. Celem jest zapewnienie, że zostaną podjęte niezbędne działania w celu zabezpieczenia pojazdu zanim dojdzie do utraty kluczowych systemów. Plan awaryjny powinien zawierać kryteria określające, kiedy należy podjąć działania zapewniające bezpieczeństwo, uzasadnienie każdego kryterium oraz harmonogram działań zapewniających bezpieczeństwo. Plan awaryjny powinien zostać uwzględniony w planie postępowania po zakończeniu misji.

Działania planistyczne dotyczące utylizacji odpadów po zakończeniu misji powinny rozpoczynać się na etapie projektowania misji. Planowanie faktycznej akcji usuwania odpadów powinno rozpocząć się co najmniej sześć miesięcy przed datą manewrów reorbitacyjnych. Poniższe kroki będą przestrzegane na wszystkich etapach misji i powinny zostać udokumentowane w planie postępowania z odpadami po zakończeniu misji:

• Opracowanie dokładnego oszacowania rezerw paliwa w układzie napędowym
• Obliczanie początkowego przyrostu perygeum (perygeum to punkt na orbicie satelity znajdujący się najbliżej środka Ziemi)
• Opracowanie podstawowych wymagań manewrowych dla stabilnej trajektorii składowania
• Walidacja długoterminowych (100-letnich) charakterystyk trajektorii składowania
• Określanie kolejności manewrów
• Opracowanie planu bezpieczeństwa pojazdu
• Opracowanie planu awaryjnego

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście świadczone są również usługi testowe dla przedsiębiorstw zgodnie z normą „SMC-S-015 Niszczenie satelitów pod koniec ich eksploatacji na wysokości geostacjonarnej”.