SMC-S-015 Avfallshantering av satelliter på geostationär höjd vid uttjänt livscykel

"Publicerad av U.S. Air Force Space Commands Space and Missile Systems Center (SMC),SMC-S-015-standarden ”Slutförvaring av satelliter på geostationär höjd” beskriver kraven för slutförvaring av en satellit i omloppsbana runt jorden som har nått slutet av sin livscykel.

Att avyttra en satellit i omloppsbana mot jorden vid slutet av dess livslängd innebär:

• Att avlägsna satelliten från det område i rymden där andra satelliter verkar på ett sätt som inte stör andra användare av rymden i framtiden.
• Säkerställa att det deponerade föremålet lämnas i ett inert tillstånd och inte orsakar en internt genererad explosiv händelse som kan lämna skräp och hota satelliter i drift.

För satelliter som opererar i det geostationära bältet är den mest effektiva avyttringsmetoden att ompositionera satelliten till en supersynkron bana ovanför den operativa rymdfarkostens område och den manövreringskorridor som används för att flytta operativa satelliter till nya longitudinella fästen, följt av att urladda batterierna, ventilera motorerna och andra åtgärder för att eliminera risken för en skräpgenererande händelse.

Denna standard omfattar följande krav:

• Planering av deponering av satelliter som opererar på geostationär höjd och adekvat karakterisering av den slutliga deponeringen för att säkerställa att tillräckligt med drivmedel behålls för manövrering.
• Val av omloppsbanor för slutförvaring där satelliten inte kommer att återinträda i driftområdet inom överskådlig framtid.
• Framgångsrikt utförande av avyttringsmanövern
• Att förbruka alla energiresurser på fordonet innan dess livslängd är uppnådd för att minimera risken för en haveriframkallande händelse

Tekniker för planering och genomförande av avyttring av rymdutrustning tillhandahålls som återspeglar aktuella internationellt accepterade riktlinjer och tar hänsyn till aktuell operativ praxis. Denna revidering införlivar resultaten av nyligen genomförda tekniska studier av Interagency Space Debris Coordination Committee för att begränsa den initiala excentriciteten i omloppsbanan för att säkerställa att den deponerade satelliten inte återinträder i den operativa och manövrerande satellitzonen på minst 100 år.

Slutet av livscykeln är den tidpunkt då en satellit stängs av permanent eller markkontroll över satelliten inte längre är möjlig.

Slutet av uppdraget avser den tidpunkt i en satellits livstid då:

• Den punkt då den inte längre kan utföra sina primära uppgifter och inte längre behöver operera på sin nominella driftshöjd.
• Den punkt då återstående bränsle, attitydkontroll eller andra funktioner som är avgörande för att genomföra en lyckad dödningsmanöver når en nivå eller kapacitet där ytterligare fördröjning gör det osannolik att dödningsmanövern slutförs.

Den geostationära zonen kan definieras som en cirkulär ring runt jorden i jordens ekvatorns plan. Den genomsnittliga vinkelhastigheten för ett rymdobjekt som rör sig längs ringen är lika med eller mycket nära jordens rotationshastighet, vilket innebär att satelliten verkar vara positionerad över en fast markposition.

När det gäller planering av slutförvaringsmanöver som en del av de primära kraven måste en slutförvaringsplan för uppdraget utvecklas, underhållas och uppdateras under alla faser av uppdragets och rymdfarkostens design och drift. Denna standard bör innehålla:

• Detaljer om nominell uppdragsbana
• Detaljer om den riktade avfallshanteringsprocessen
• Uppskattningar av bränsle som krävs för avfallshantering
• Identifiering av system och kapacitet som krävs för ett framgångsrikt slutförande av avyttring
• Kriterier som, när de är uppfyllda, kräver att avfallshantering inleds
• Identifiering av energiresurser som måste förbrukas innan de når slutet av sin livscykel
• En tidslinje för att initiera och genomföra avyttringsprocessen
• En tidslinje för uttömningen av återstående energiresurser
• Lista över personer eller organisationer som ska underrättas om tjänstgöringens upphörande och omhändertagande samt en tidsplan för underrättelsen

Rymdsystemet bör utformas så att sannolikheten för framgångsrik slutförvaring, inklusive uttömning av energiresurser, överstiger 0,90. Detaljer om den design som ligger till grund för sannolikhetsuppskattningen bör inkluderas i slutförvaringsplanen för uppdraget.

Specifika kriterier för att inleda slutförvaringsåtgärder bör utvecklas, införlivas i slutförvaringsplanen för uppdraget och övervakas under hela uppdragets livslängd. Prognoser för uppdragets livslängd baserade på dessa kriterier bör utföras som en regelbunden del av granskningarna av uppdragets status under hela uppdraget. Statusen för dessa kriterier bör presenteras i regelbundna (minst årliga) uppdragsgranskningar.

Oavsett om andra aspekter av avfallshanteringen lyckas eller misslyckas, måste en beredskapsplan utvecklas för att förbruka alla energiresurser och göra rymdfarkosten säker innan den slutligen går under. Målet är att säkerställa att nödvändiga åtgärder vidtas för att säkra fordonet innan kritiska system går förlorade. Krisplanen bör innehålla kriterier som definierar när säkerhetsåtgärder bör vidtas, en motivering för varje kriterium och ett schema för säkerhetsåtgärder. Beredskapsplanen bör inkluderas i planen för slutförvaring av avfall.

Planeringsaktiviteter för slutförvaring av avfall bör börja i uppdragets utformning. Planeringen för den faktiska slutförvaringen bör påbörjas minst sex månader före datumet för reorbitala manövrar. Följande steg kommer att följas under alla faser av uppdraget och bör dokumenteras i slutplanen för avfallshantering:

• Utveckla en noggrann uppskattning av bränslereserverna i framdrivningssystemet
• Beräkning av det initiala perigeumökningen (perigeum är den punkt i en satellits omloppsbana som är närmast jordens centrum)
• Utveckling av grundläggande manövreringskrav för stabil deponeringsbana
• Validering av långsiktiga (100-åriga) egenskaper för deponeringsbanan
• Bestämning av manöverordning
• Utveckla en säkerhetsplan för fordon
• Utveckla en krisplan

Vår organisation, som i åratal har försökt stödja företag från alla sektorer med ett brett utbud av test-, mät-, analys- och utvärderingsstudier, har en stark personalstyrka som noggrant följer utvecklingen i världen inom vetenskap och teknik och ständigt förbättrar sig. I detta sammanhang tillhandahålls även testtjänster till företag i enlighet med standarden ”SMC-S-015 End-of-life destruction of satellites at geostationary altitude”.