空間碎片環(huán)境工程模型 編制說明

1編制說明本標準是國標委發(fā)[2024]18號下達的國家標準計劃項目之一，由全國宇航技術(shù)及其應用標準化技術(shù)委員會（SAC/TC425）提出并歸口，全國宇航技術(shù)及其應用標準化技術(shù)委員會空間碎片分技術(shù)委員會（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，人類航天活動日益頻繁，幾乎每次活動都會或多或少地產(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（SSN）編目的在軌物體近2.7萬個，其中編目碎片約有1.6萬個。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、時間和速度等參數(shù)變化的規(guī)律的數(shù)學模型，可用于空間碎片撞擊航天器的風險評估以及航天器ESABASE/Debris及我國的MODRAS、MODAOST、S3DE等風險評估軟件提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，在航天活動中起到重要作用。國內(nèi)目前也積累了相關(guān)的建模經(jīng)驗，哈爾濱工業(yè)大學建立了為了獲得為空間碎片環(huán)境數(shù)據(jù)實施過程的統(tǒng)一、科學的認知，需要建立一套空間碎片環(huán)境工程模型的實施標準，為后續(xù)應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)的標準有GB/T34513-2017《空間碎片減緩要求》等，尚無相應空間碎片環(huán)境工本標準規(guī)定了空間碎片環(huán)境工程模型的實施過程，并對空間碎片環(huán)境工程模型輸入標準計劃下達后，全國宇航標委會成立標準起草組，由牽頭負責，標準編寫過程中起草人員主要包括：遲潤強、曹武雄、胡迪奇、任務分工為：遲潤強、曹武雄、胡迪奇、劉瑜妍負責標準內(nèi)容大綱制定、資料收集分析、技術(shù)參數(shù)的確定以及標準條款的編寫等工作。王東方、龐寶君主要負責意見收集整理、標準化格式、國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)與標準資料翻譯研究2024年6月，起草組在充分調(diào)研國內(nèi)外技術(shù)和標準現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，形成標準征求意見稿本標準按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定編寫，緊密結(jié)合工程任務實踐，注重標準的科學性、適用性和、操作性和本標準通過總結(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)展動向，參考了相關(guān)領(lǐng)域文獻，結(jié)合國內(nèi)航天器空間碎片撞擊風險評本標準適用于在空間碎片和微流星體環(huán)境下航天器風險評估、防護結(jié)構(gòu)設(shè)計等工作中的空間碎片環(huán)境工程模型的實施與應用，符合國內(nèi)對于在相關(guān)工程應用分析方面對空3本標準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準中出現(xiàn)過的術(shù)語，盡量引用或改寫原有的相關(guān)標準中出現(xiàn)的術(shù)語和定義，以保證標準間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。術(shù)語英文對應詞與國外相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標準保持一致，確保英文對應詞的專業(yè)性、協(xié)調(diào)性。作為空間碎片的基礎(chǔ)通用性標準，與我國本標準規(guī)定了空間碎片環(huán)境工程模型的實施過程，并對空間碎片環(huán)境工程模型輸入本標準適用于在空間碎片環(huán)境下航天器風險評估、防護結(jié)構(gòu)設(shè)計等工作中的空間碎5空間碎片環(huán)境工程模型實施過程：針對空間碎片環(huán)境工程模型的實施過程進行條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：列出了與本標準緊密相關(guān)的概念定義等內(nèi)容的出處，以及空間碎片環(huán)境4本標準的主要內(nèi)容是規(guī)范空間碎片環(huán)境工程模型的實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）準備輸入數(shù)據(jù)4）工況計算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行說明，部分細節(jié)條例參考AltitudesbelowGEO+2000km)》，并結(jié)合我國實際情況進行調(diào)整規(guī)范。在明確分析場景中，給出了部分典型應用場景。在模型選擇中列出了選擇模型的本標準針對空間碎片環(huán)境工程模型典型工作模式，詳細說明了不同工作模式所要求的輸入數(shù)據(jù)和對應模式的輸出結(jié)果，為空間碎片環(huán)境工程模型實施人員提供參考。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)本標準規(guī)定的內(nèi)容已開始應用于航天器設(shè)計、在軌航天器風險分析等工作中，為我國多個預研/服役航天器提供了空間碎片和微流星體撞擊環(huán)境下的風險評估、軌道設(shè)計、防護設(shè)計等服務，獲得了良好的應用效果。當前空間碎片環(huán)境逐漸惡化，撞擊事件不斷頻發(fā)。針對大尺寸碎片，航天器可以開展機動避碰，但是對于小尺寸和危險尺寸碎片無法進行規(guī)避，只能“硬碰硬”，因此需要可計算小尺寸碎片、危險碎片的空間碎片環(huán)境工程模型輸出結(jié)果來提前進行風險評估，并基于此開展防護設(shè)計。本標準可形成一致的52000km)》。在該標準中規(guī)定了流星體和空間碎片環(huán)境模型的通用實施過程，由于風險評估相關(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準符合國家現(xiàn)行方針政策，與法律、法規(guī)和強制性國家標準不存在抵觸之處，建議本標準發(fā)布后，頒布之日即實施。同時在標準實施中及時在行業(yè)內(nèi)及相關(guān)單位開展標準的宣貫，使相關(guān)單位能夠?qū)W習并應用本標準，并結(jié)合實際應用需求貫徹實施標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]Nazarenko,AndreyI.,"Modelofthemotionofsatellitesandspacedebris”http://www.satmotion.ru/cntnt/eng/modeling-of-spac.html(Lastaccessdate:August14,202[14]SpaceEnvironment(NaturalandArtiandDebrisEnvironmentalModels(OrbitalAltitudesbelowGEO+2000km);Standards.ISO14200:2020.https://doi[R].theTechnischeUniversit?tofBraunschweig(TUBS),theIns2020Aug.DocumentID:DD-0045.[16]AlyssaManis,MarkMatney,And(ORDEM)3.1-ModelProcess[R].OrbitalDebrisProgramOffice,March2022.