DARPA「軌道瞭望」項目集成史上最大規模空間感測器網路

美國國防高級研究計劃局（DARPA）網站2016年6月29日刊登文章稱，DARPA 「軌道瞭望」（O2）項目集成了史上最多元、最大規模的空間感測器網路，旨在大幅提升美軍及全球航天界近實時做出太空避碰決策的能力。

DARPA 「軌道瞭望」（O2）項目集成了史上最多元、最大規模的空間感測器網路，旨在大幅提升美軍及全球航天界近實時做出太空避碰決策的能力。圖為O2網路工作概念圖

空間碎片

當前，包括用盡火箭級、報廢衛星、油漆微粒碎片在內的超過50萬個人造空間碎片正以約17000英里/小時（約27559千米/小時）的速度在地球周圍橫衝直撞。在此速度下，即使是最小的空間碎片也能對衛星造成傷害，並造成碰撞連鎖反應，導致軌道殘骸數量增加，留下幾個世紀都無法穿越的太空「雷區」。因此，空間碎片的跟蹤非常必要。這樣做不只是為保護太空中業已存在的現有商業及政府衛星，也是為將來在低地球軌道（LEO）、地球同步軌道（GEO）及二者之間軌道上的關鍵位置部署太空資產，確保暢通安全的路徑。

空間碎片追蹤

追蹤空間碎片需要利用儘可能多的感測器，對全體衛星實施持續監視，以了解太空物體的位置和行為。這一責任歷史上由美國空軍承擔。美國空軍運行著由29個軍用雷達和光學望遠鏡組成的全球網路——美國「太空監視網路」（SSN）。過去幾年來，商業航天界已經研發出自己的高效費比監視網路，包含數百個不同的感測器。然而，這些網路與「太空監視網路」卻無法輕易、快捷地共享數據，因為要在它們之間實現數據共享，需要手動對不同格式的數據進行整合。此外，「太空監視網路」僅能接受認證的、高精確感測器採集的數據。為所有這些網路提供一種快速獲取及處理大量高質量多元來源（包括民用、商業、學術及國際夥伴數據源）數據的方法，可使各方都能夠監視空間碎片，從而更好地了解快速變化的太空環境，並在衛星面臨風險時做出評估。

「軌道瞭望」資料庫及其演算法均屬於一個複雜精密的數據中心，該數據中心基於DARPA「Insight」項目而開發

「軌道瞭望」（O2）項目

DARPA的「軌道瞭望」（O2）項目正在為改變太空安全而努力。2016年6月，「軌道瞭望」項目完成了對7家空間態勢感知（SSA）數據提供方所提供實時數據的集成。這7家數據提供方在全球範圍內擁有超過100個感測器，堪稱有史以來最多大規模、最多元的空間態勢感知網路。DARPA很快將對這些集成數據進行可擴展、自動演算法測試，旨在甄別及提取空間態勢感知專家可用於近實時決策制定的有效數據。

DARPA將測試的演算法旨在實時驗證來自非認證「空間態勢感知」感測器的多元數據集的質量，並判斷這些數據集是否包含可供專家放心使用的信息。如果測試成功，這些演算法將監控多個感測器的位置評估，以動態檢測及修正錯誤或不精確的測量數據。這些情況將反饋至不精確數據的提供方，使其了解修正行為。這些演算法也將把數據提供方的本地格式數據轉為「軌道瞭望」格式數據，從而減少數據提供方的負擔。

這些演算法是「軌道瞭望」資料庫的一部分，該資料庫存儲的數據既包括從感測器接收的觀測數據，又包括這些演算法生成的已處理數據。DARPA可以快速重新配置該資料庫的存儲數據，滿足促進這些演算法查詢和檢索海量且不斷增長數據集能力的需求。

該資料庫及這些演算法均屬於一個複雜精密的數據中心，該數據中心基於DARPA「Insight」項目而開發。「Insight」項目旨在創建情報、監視與偵察信息的自適應、集成系統，加強情報分析人員對戰場上時敏行動的支持。

針對實時數據的演算法測試定於2016年秋開始。成功驗證這些演算法之後，DARPA計劃通過其「DARPA開放編目」，與空間碎片跟蹤領域更多成員共享這些演算法和資料庫。此後，DARPA將把「軌道瞭望」網路轉移至「空間態勢感知」領域一個或多個利益相關者，譬如空軍、國家航空航天局（NASA）、聯邦航空管理據（FAA）、工業部門及其他美國政府機構。DARPA也計劃在其「Hallmark」項目中利用「軌道瞭望」項目的產品和技術，「Hallmark」項目尋求為美國太空企業級指揮與控制提供突破性能力。

美國空軍運行著由29個軍用雷達和光學望遠鏡組成的全球網路——美國「太空監視網路」（SSN）。圖為美國國防部最大望遠鏡，用於衛星跟蹤

項目七家數據提供方

「軌道瞭望」項目的7家數據提供方中，4家是DARPA為集成來自特別利益群體的「空間態勢感知」數據而發展的網路，分別為：使用6家學術機構光學望遠鏡及無源射頻望遠鏡的StellarView，使用私人光學望遠鏡的SpaceView，DARPA正參與其中開發利用商業及民用雷達和無源射頻望遠鏡技術的EchoView，在南大西洋阿森松島部署一組光學望遠鏡以改進對赤道軌道太空物體探測的「小傾角低地球軌道物體」（LILO）探測工作；另有3家商業及政府網路提供付費數據，分別為光學及無源射頻望遠鏡商業網路ExoAnalytic Solutions，美國政府小型光學望遠鏡系統網路Raven，無源射頻望遠鏡商業網路Rincon。（編輯：於 雪）

作者：王璐菲

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