【まとめ】AMOS 2023 個人的に面白かった論文

宇宙状況監視/SSA 宇宙交通管理/STM

SSA関係の最大級の国際カンファレンス、AMOS(The Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies)が2023/9/19〜9/22に開催されました。 amostech.com

私は非常に興味があったのですが、業務の都合でリモート参加すらできず。 しかし、この会議は素敵なことに毎年アーカイブとしてテクニカルペーパーを公開しています。 先日この2023年分のテクニカルペーパーが公開されたのでその中から面白かった論文の概要書いていきます。

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An Investigation into Transecting Satellites in Future Space Traffic Management Scenarios

著者：Brian C. Gunter, Georgia Institute of Technology, School of Aerospace Engineering
URL：https://amostech.com/TechnicalPapers/2023/Conjunction-RPO/Gunter.pdf
概要：

  • 次の10年間に、地球近傍の宇宙に増加する大型衛星は、軌道の初期から目標高度に到達し、終了時には軌道離脱によって廃棄するため、軌道を変更します。これにより、衛星同士の衝突リスクが増加します。
  • 横断する衛星が将来の宇宙交通管理戦略に与える影響を評価するために、シミュレーションツールを使用して検討されました。
  • 横断衛星は多くのコンジャンクションを引き起こす可能性があり、最大5％の追加燃料がCAマヌーバに必要です。
  • 小型衛星は将来のシナリオでは比例的なリスクを持ち、現在の宇宙環境においては過大なリスクをもたらしません。

Characterizing A Novel Coordinated Optimal Avoidance Maneuver Framework for Space Traffic Management (STM)

著者：Andre Antunes de Sa, Kayhan Space
URL：https://amostech.com/TechnicalPapers/2023/Poster/Antunes_de_Sa.pdf
概要：

  • 現在、居住宇宙物体（RSO）の増加が宇宙の混雑問題を引き起こし、軌道上での衝突のリスクが増加しており、将来の宇宙経済の潜在力を危険に晒している。
  • 衝突回避リスク指標に関連する宇宙機の追跡の不確実性や不正確さは、回避マヌーバの燃料使用量の増加と回避機動の数の増加につながっている。
  • 著者らは新たな最適な回避マヌーバフレームワークの研究を行い、特に自動化と宇宙機の調整が必要な場合、最適な回避マヌーバ計画は複雑な問題であることを指摘している。
  • 実用的な回避マヌーバフレームワークは、各利害関係者のミッションおよび/または組織のニーズを考慮して柔軟かつカスタマイズ可能でなければならない。
  • Kayhan Spaceは、上記の必要性に対処するために最適な回避マヌーバフレームワークを開発し、更新を続けている。
  • このフレームワークは、資産の自動化構成のためのユーザーインターフェースと広範なマヌーバ提案エンジンを組み合わせている。
  • マヌーバ提案エンジンは、回避マヌーバフレームワークの重要な部分であり、この論文の主要な焦点である。
  • 今後の研究の計画には、回避マヌーバフレームワーク全体の特性の特徴付け、自動化能力のさらなる向上、マヌーバ提案エンジンに多目標関数のサポート、およびサポートされるリスクメトリクスとアルゴリズムの拡充が含まれる。

Autonomous Information Gathering Guidance for Spacecraft-to-Spacecraft Tracking with Optical Sensors

著者：Jesse Greaves, University of Colorado Boulder
URL：https://amostech.com/TechnicalPapers/2023/Poster/Greaves.pdf
概要：

  • 宇宙機対宇宙機の絶対追跡は、宇宙領域認識のために他の宇宙物体を観測し、宇宙システムの自律航法を可能にする。
  • 宇宙機間絶対追尾は、観測対象と観測者の絶対的な状態を同時に推定する方法で、光学センサーで実現可能。
  • 光学センサーは協調追跡と非協力追跡ができるが、距離情報の不確実性が大きくなる可能性がある。
  • 正確な追跡のために、状態情報を収集するための操縦を採用できる。
  • 情報収集マヌーバをステーションキーピングと組み合わせて、運用の複雑さと燃料消費を減らせる。
  • 本論文では、情報収集マヌーバをステーションキーピングセットに統合し、レンジの不確実性を最小限に抑えながら望ましい状態を達成する手法を提案。
  • この手法は、シスルナ空間でシミュレーションされ、望ましい状態のターゲティングと情報収集能力を示す。

A System-of-Systems Approach Towards Future Space Traffic Management Autonomy and Policy Co-Design

著者：Neera Jain, Purdue University
URL：https://amostech.com/TechnicalPapers/2023/Poster/Jain.pdf
概要：

  • 宇宙の安全性を確保するには、宇宙船とデブリの衝突リスクを排除する必要がある。
  • この目標を達成するために技術と政策の解決策があるが、これらは独立して追求されており、相互作用と全体の影響が不明確。
  • 宇宙の安全性と持続可能性を包括的に分析するためのモデリングフレームワークが提案されており、技術と政策の組み合わせが結果に与える影響を予測し、分析するために使用できる。
  • このフレームワークは宇宙交通管理がシステム・オブ・システムであることを示し、宇宙の多くの要因を考慮し、宇宙環境の安全性と持続可能性への影響を共同で分析する手法を提供。

Space Sustainability and Traffic Management Requires Trusted Space Stakeholder Coordination

著者：Harvey Reed, MITRE
URL：https://amostech.com/TechnicalPapers/2023/Poster/Reed.pdf
概要：

  • テキサス大学のMoriba Jahは2022年5月に議会で証言し、「宇宙内サービス、組立、および製造の戦略」に言及。彼は進行中の宇宙分野での監督が重要であり、明確で分散した台帳が必要だと主張。
  • 宇宙交通の複雑化に伴い、高度なステークホルダー調整が必要であり、信頼性のある情報と動的な調整が必要。
  • 個々のステークホルダーが信頼性のあるデータに対してアクセスできる場合、宇宙活動と安全性が向上し、宇宙の保全が期待される。
  • 宇宙は国際的なドメインであり、単一の統制権限がないため、分散型のソーシャルテクニカルな手法が必要。
  • このような情報共有を進めるために、著者はSISE (Space Information Sharing Ecosystems)というエコシステムを推進している。
  • 論文では、国際的なSISEプロトタイプを追求するための行動を呼びかけて結んでいる。

Challenges in Space Traffic Management

著者：Jim Reilly, Booz Allen Hamilton
URL：https://amostech.com/TechnicalPapers/2023/Poster/Reilly.pdf
概要：

  • 論文の焦点: 宇宙交通管理（STM）と宇宙状況認識（SSA）に焦点を当てる。
  • 挑戦の指摘: 衛星数の急増とデブリの増加による課題を強調。
  • 重要性の強調: 宇宙交通管理、データ統合、情報共有の重要性を特に強調。
  • 民間宇宙機関の必要性: 民間STM能力を強化し、宇宙状況認識を改善するためには、統一データライブラリ、データと通知の低遅延アクセス、通信フレームワークなどが必要。

Contrasting Architectures for Cislunar SDA and STM

著者：Joshua Wysack, Ball Aerospace
URL：https://amostech.com/TechnicalPapers/2023/Poster/Wysack.pdf
概要：

  • SDA（Space Domain Awareness）とSTM（Space Traffic Management）についての議論は、目的において混同されることが多い。
  • これら2つのミッションは要求事項に重複があるが、シスルナ空間をサポートするための異なるアーキテクチャを提唱している。
  • 最も大きな違いは、監視量と監視量を探索する再訪問率である。
  • 本論文では、SDAとSTMのアーキテクチャを要求空間の違いに合わせて紹介し、深宇宙探査のための複数の軌道ファミリーを評価し、各ミッションへの適用性を検討する。
  • また、両ミッションの偵察ボリュームを定義し、候補となるアーキテクチャを検討する。

Probabilistic Space Weather Modeling and its Impact on Space Situational Awareness and Space Traffic Management

著者：Smriti Nandan Paul, West Virginia University
URL：https://amostech.com/TechnicalPapers/2023/Poster/Paul.pdf
概要：

  • 低軌道（LEO）の宇宙物体の位置予測の不確実性は、熱圏密度の不確実性に影響を受ける。
  • 熱圏密度は、宇宙の気象条件が不安定な場合に変動する可能性がある。
  • LEO内の物体数が増加し、宇宙交通管理（STM）に課題が生じている。
  • 新しい確率的な密度モデルであるHASDM-MLおよびMSIS-UQに関する研究が行われ、これらのモデルが衛星の位置予測の不確実性を定量化するのにどのように役立つかが評価されている。
  • SpaceXのStarlinkやPlanetのDove連星などの衛星の軌道について、大気モデルの選択が検討されている。
  • これらの新しい密度モデルの影響は、最接近時刻や衝突の確率などの指標を用いて評価され、将来の作業に関する提案が議論されている。