空間碎片環(huán)境工程模型 編制說明

1編制說明本標(biāo)準(zhǔn)是國標(biāo)委發(fā)[2024]18號下達(dá)的國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃項(xiàng)目之一，由全國宇航技術(shù)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC425）提出并歸口，全國宇航技術(shù)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)空間碎片分技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC425/SC5）執(zhí)行，哈自1957年10月4日前蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星Sputnik-1以來，人類航天活動(dòng)日益頻繁，幾乎每次活動(dòng)都會(huì)或多或少地產(chǎn)生一定數(shù)量的空間碎片。截止到2023年2月，美國空間監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)（SSN）編目的在軌物體近2.7萬個(gè)，其中編目碎片約有1.6萬個(gè)。目前編目物體僅包含低軌大于5cm、高軌大于10cm尺寸的物體，而厘米級及尺寸更小的碎片目前無法被編目監(jiān)測，對太空資產(chǎn)，尤其是無防護(hù)結(jié)構(gòu)空間碎片環(huán)境工程模型是描述空間碎片通量和空間密度隨碎片尺寸、位置、時(shí)間和速度等參數(shù)變化的規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，可用于空間碎片撞擊航天器的風(fēng)險(xiǎn)評估以及航天器ESABASE/Debris及我國的MODRAS、MODAOST、S3DE等風(fēng)險(xiǎn)評估軟件提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，在航天活動(dòng)中起到重要作用。國內(nèi)目前也積累了相關(guān)的建模經(jīng)驗(yàn)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)建立了為了獲得為空間碎片環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)施過程的統(tǒng)一、科學(xué)的認(rèn)知，需要建立一套空間碎片環(huán)境工程模型的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)應(yīng)用分析工作奠定技術(shù)基礎(chǔ)。目前國內(nèi)與空間碎片2環(huán)境相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有GB/T34513-2017《空間碎片減緩要求》等，尚無相應(yīng)空間碎片環(huán)境工本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了空間碎片環(huán)境工程模型的實(shí)施過程，并對空間碎片環(huán)境工程模型輸入標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃下達(dá)后，全國宇航標(biāo)委會(huì)成立標(biāo)準(zhǔn)起草組，由牽頭負(fù)責(zé)，標(biāo)準(zhǔn)編寫過程中起草人員主要包括：遲潤強(qiáng)、曹武雄、胡迪奇、任務(wù)分工為：遲潤強(qiáng)、曹武雄、胡迪奇、劉瑜妍負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容大綱制定、資料收集分析、技術(shù)參數(shù)的確定以及標(biāo)準(zhǔn)條款的編寫等工作。王東方、龐寶君主要負(fù)責(zé)意見收集整理、標(biāo)準(zhǔn)化格式、國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)資料翻譯研究2024年6月，起草組在充分調(diào)研國內(nèi)外技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定編寫，緊密結(jié)合工程任務(wù)實(shí)踐，注重標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、適用性和、操作性和本標(biāo)準(zhǔn)通過總結(jié)國內(nèi)外在空間碎片環(huán)境工程模型建模領(lǐng)域的研究成果，以及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域國內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)向，參考了相關(guān)領(lǐng)域文獻(xiàn)，結(jié)合國內(nèi)航天器空間碎片撞擊風(fēng)險(xiǎn)評本標(biāo)準(zhǔn)適用于在空間碎片和微流星體環(huán)境下航天器風(fēng)險(xiǎn)評估、防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作中的空間碎片環(huán)境工程模型的實(shí)施與應(yīng)用，符合國內(nèi)對于在相關(guān)工程應(yīng)用分析方面對空3本標(biāo)準(zhǔn)充分考慮了在空間碎片環(huán)境工程模型使用人員或單位的需求，規(guī)范了空間碎對于已在其他國家標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)過的術(shù)語，盡量引用或改寫原有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)的術(shù)語和定義，以保證標(biāo)準(zhǔn)間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。術(shù)語英文對應(yīng)詞與國外相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)保持一致，確保英文對應(yīng)詞的專業(yè)性、協(xié)調(diào)性。作為空間碎片的基礎(chǔ)通用性標(biāo)準(zhǔn)，與我國本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了空間碎片環(huán)境工程模型的實(shí)施過程，并對空間碎片環(huán)境工程模型輸入本標(biāo)準(zhǔn)適用于在空間碎片環(huán)境下航天器風(fēng)險(xiǎn)評估、防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作中的空間碎5空間碎片環(huán)境工程模型實(shí)施過程：針對空間碎片環(huán)境工程模型的實(shí)施過程進(jìn)行條6空間碎片環(huán)境工程模型輸入與輸出：介紹了主流空間碎片環(huán)境工程模型的工作模附錄A（資料性）國際上主要的空間碎片環(huán)境工程模型：對國際上主流的空間碎片環(huán)參考資料：列出了與本標(biāo)準(zhǔn)緊密相關(guān)的概念定義等內(nèi)容的出處，以及空間碎片環(huán)境4本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容是規(guī)范空間碎片環(huán)境工程模型的實(shí)施過程和說明空間碎片環(huán)境工程模型輸入與輸出，以支撐不同分析場景下的空（2）選擇合適的空間碎片環(huán)境工程模型3）準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)4）工況計(jì)算5）輸出結(jié)果處理與分析。針對關(guān)鍵步驟所涉及的原則或要求進(jìn)行說明，部分細(xì)節(jié)條例參考AltitudesbelowGEO+2000km)》，并結(jié)合我國實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整規(guī)范。在明確分析場景中，給出了部分典型應(yīng)用場景。在模型選擇中列出了選擇模型的本標(biāo)準(zhǔn)針對空間碎片環(huán)境工程模型典型工作模式，詳細(xì)說明了不同工作模式所要求的輸入數(shù)據(jù)和對應(yīng)模式的輸出結(jié)果，為空間碎片環(huán)境工程模型實(shí)施人員提供參考。該部分內(nèi)容主要參考了國內(nèi)外空間碎片環(huán)境工程模型的模型介紹以及使用手冊、空間碎片環(huán)本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容已開始應(yīng)用于航天器設(shè)計(jì)、在軌航天器風(fēng)險(xiǎn)分析等工作中，為我國多個(gè)預(yù)研/服役航天器提供了空間碎片和微流星體撞擊環(huán)境下的風(fēng)險(xiǎn)評估、軌道設(shè)計(jì)、防護(hù)設(shè)計(jì)等服務(wù)，獲得了良好的應(yīng)用效果。當(dāng)前空間碎片環(huán)境逐漸惡化，撞擊事件不斷頻發(fā)。針對大尺寸碎片，航天器可以開展機(jī)動(dòng)避碰，但是對于小尺寸和危險(xiǎn)尺寸碎片無法進(jìn)行規(guī)避，只能“硬碰硬”，因此需要可計(jì)算小尺寸碎片、危險(xiǎn)碎片的空間碎片環(huán)境工程模型輸出結(jié)果來提前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，并基于此開展防護(hù)設(shè)計(jì)。本標(biāo)準(zhǔn)可形成一致的52000km)》。在該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了流星體和空間碎片環(huán)境模型的通用實(shí)施過程，由于風(fēng)險(xiǎn)評估相關(guān)條例由ISO12126發(fā)布，在該版本模型中僅側(cè)重于估計(jì)撞擊通量的模型。ISO14200主要介紹了空間碎片環(huán)境工程模型的選用原則和實(shí)施流程，并在附錄中給出了部分ISO14200：2020中缺少對用戶所關(guān)注的空間碎片環(huán)境工程模型的工作模式的描述與本標(biāo)準(zhǔn)符合國家現(xiàn)行方針政策，與法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)不存在抵觸之處，建議本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，頒布之日即實(shí)施。同時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中及時(shí)在行業(yè)內(nèi)及相關(guān)單位開展標(biāo)準(zhǔn)的宣貫，使相關(guān)單位能夠?qū)W習(xí)并應(yīng)用本標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求貫徹實(shí)施標(biāo)6[1]BaojunP,WeikeX,KekeP,etProc.7thEuropeanConferenceonSpaceDebris,Darmstadt,GermanybytheESASpaceDebr[2]WANGDong-fang,PANGBao-jun,XIAOWei-ke,UnexpectedBreakupEventsAnalysisBased[3]BaojunPang,SpaceDebrisEnvironhttps://www.eventi.polimi.it/events/space-debris-environment-engineering-model-sdeem-201Agency,2ndApril,2[5]OSWALD,M.etal.,MASTER-2005FinalReport,InstituteofAerospaceSystems,A[6]Flegel,S.etal.,MASTER2009FinalReport,InstituteofAerospaceSys[7]AndrewVavinetal.,NASAOrbitalDebrisEngineeringNASA/TP-2019-220448,December2019.[8]Stansbery,E.,etal.,NASNASA/TP-2014-217370,2014[10]SDUNNUSH.etal.,Comparison[11]Nazarenko,AndreyI.,andIgorL[12]NAZARENKOA.I."CollisionofSpacecraftwithDebrisParticlesAssessment",In:Proceedingsof17thInternational[13]Naza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