墓場軌道
クリック可能な画像。地球を周回する中高度軌道を強調表示。[ a ]低高度地球から最低高度地球軌道（静止軌道とその墓場軌道、月の軌道距離の9分の1 ）まで、[ b ]ヴァン・アレン放射線帯と地球のスケールを表示
墓場軌道の例 –地球固定フレーム   地球 ・   スペースウェイ1    スペースウェイ2    スペースウェイ3

墓場軌道（ジャンク軌道、廃棄軌道とも呼ばれる）は、一般的な運用軌道から離れた軌道です。重要な墓場軌道の一つに、静止軌道をはるかに超える超同期軌道があります。一部の衛星は、運用寿命を終えると、運用中の宇宙船との衝突や宇宙ゴミの発生確率を低減するために、このような軌道に移動されます。

概要

墓場軌道は、軌道離脱操作に必要な速度変化が大きすぎる場合に使用されます。静止衛星の軌道離脱には約1,500メートル/秒（4,900フィート/秒）のデルタvが必要ですが、墓場軌道への再周回には約11メートル/秒（36フィート/秒）しか必要ありません。[ 1 ]

静止軌道および対地同期軌道上の衛星の場合、墓場軌道は運用軌道から数百キロメートル離れた場所にある。静止軌道から墓場軌道への移行には、衛星が約3か月間維持するのに必要な量の燃料が必要である。また、移行操作中には信頼性の高い姿勢制御も必要となる。ほとんどの衛星運用者は、衛星の運用寿命の終わりにこのような操作を実行することを計画しているが、2005年までに成功したのはわずか3分の1程度である。[ 2 ]対地同期高度の位置の経済的価値を考慮し、宇宙船の早期故障によってそれが妨げられない限り、衛星は廃止される前に墓場軌道に移動される。[ 3 ] [ 4 ]

機関間宇宙デブリ調整委員会（IADC）によると、静止軌道を超える最低推奨近地点高度は[ 5 ]である。ΔH{\displaystyle \Delta {H}}

ΔH＝235 km+CRA[m2]m[kg]⋅1000 km{\displaystyle \Delta{H}=235{\mbox{km}}+C_{\mathrm{R}}{\frac{A\left[\mathrm{m}^{2}\right]}{m\left[\mathrm{kg}\right]}}\cdot 1000{\mbox{km}}}

ここで

CR{\displaystyle C_{\mathrm {R} }}は衛星の太陽放射圧係数であり、その値は1（吸収）から2（鏡面反射）の間です
A{\displaystyle A}は、そのアスペクト比、
m{\displaystyle m}それはその質量です。

この式には、静止軌道（GEO）内での軌道操作を墓場軌道に干渉することなく行えるように、静止軌道保護区域として200キロメートル（120マイル）が含まれています。さらに、重力擾乱（主に太陽と月の擾乱）の影響を考慮するために、35キロメートル（22マイル）の許容範囲を考慮する必要があります。式の残りの部分は、衛星の物理的パラメータに依存する太陽放射圧の影響を考慮しています。

米国で電気通信サービスを提供するためのライセンスを取得するために、連邦通信委員会（FCC）は、2002年3月18日以降に打ち上げられたすべての静止衛星に対し、運用寿命の終わりに墓場軌道に移動することを義務付けています。[ 6 ]米国政府の規制では、約300 km（186マイル）のブーストが必要です。[ 7 ] 2023年にDISHは、ライセンスの条件に従ってEchoStar VII衛星を軌道から外さなかったため、FCCから史上初の罰金を科されました。 [ 8 ]ΔH{\displaystyle \Delta {H}}

墓場軌道に移動された宇宙船は、通常、不活性化されます。

地球の静止軌道（GEO）を周回する制御されていない物体は、地球の傾きと月の軌道の相互作用により、53年周期の軌道傾斜角を示す[ 9 ]。軌道傾斜角は±7.4°、最大0.8°/年で変化する[ 9 ]。3

廃棄軌道

標準的な静止衛星の墓場軌道では、数百万年の軌道寿命が期待されるが、衛星数の増加、超小型衛星の打ち上げ、そしてFCC（連邦通信委員会）が2022年までに打ち上げ予定の数千機の大規模メガコンステレーション衛星群の承認を承認したことから、寿命を迎えた衛星をより早期に除去するための新たな軌道離脱手法が必要となった。静止軌道の墓場軌道に到達するには3か月分の燃料（デルタV 11 m/s）が必要であるのに対し、低軌道の大規模衛星ネットワークでは、地球の大気圏に受動的に消滅する軌道が必要である。例えば、OneWebとSpaceXはどちらも、退役した衛星はより低い軌道（廃棄軌道 ）に消滅し、そこでは衛星の軌道高度が大気抵抗によって低下し、その後自然に大気圏に再突入して寿命後1年以内に燃え尽きることをFCC規制当局に約束している。[ 10 ]

参照

注記

  1. ^軌道周期と速度は、4π 2 R 3  =  T 2 GMおよびV 2 R  =  GMの関係を用いて計算されます。ここで、 Rは軌道半径（メートル）、 Tは軌道周期（秒）、 Vは軌道速度（m/s）、 Gは重力定数（おおよそ）です6.673 × 10 −11  Nm 2 /kg 2 ; Mは地球の質量で、およそ 5.98 × 10 24  kg (1.318 × 10 25  lb) です。
  2. ^月が最も近いとき（つまり、⁠363,104 km/42,164 km⁠）から、月が最も遠いときの9.6倍（つまり、⁠405,696 km/42,164 km）

参考文献

  1. ^ 「デュアルモード推進静止宇宙船の再軌道化方法 - 特許番号5651515 - PatentGenius」。 2013年11月10日時点のオリジナルからアーカイブ。2012年10月28日閲覧
  2. ^「ESA – 宇宙デブリ軽減：行動規範の必要性」www.esa.int。
  3. ^ Jehn, R.; Agapov, V.; Hernández, C. (2005年4月20日). 「静止衛星の寿命終了時の処分」 .第4回欧州宇宙デブリ会議議事録 (ESA SP-587) . 587. ESA/ESOC: 373. Bibcode : 2005ESASP.587..373J . 2022年11月6日閲覧。
  4. ^ジョンソン、ニコラス (2011年12月5日). リビングストン、デイビッド (編). 「放送1666（特別版）– トピック：宇宙デブリ問題」（ポッドキャスト）.ザ・スペース・ショー. 1:03:05–1:06:20 . 2015年1月5日閲覧。
  5. ^ 「IADC宇宙デブリ軽減対策に関する活動報告書」（PDF）ガイドライン5.3.1：静止軌道領域におけるミッション後の廃棄。2015年4月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年3月7日閲覧。
  6. ^ 「FCCが軌道上デブリに関する議論に参入」Space.com。 2005年3月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  7. ^ 「米国政府の軌道上デブリに関する標準的な慣行」（PDF）。
  8. ^ Shepardson, David (2023年10月2日). 「DISH、EchoStar-7で初の宇宙デブリ発見」ロイター. 2023年10月3日閲覧。
  9. ^ a bアンダーソン、ポール他 (2015). GEOデブリ同期ダイナミクスの運用上の考慮事項(PDF) . 第66回国際宇宙会議. エルサレム、イスラエル. IAC-15,A6,7,3,x27478.
  10. ^ Brodkin, Jon (2017年10月4日). 「SpaceXとOneWebのブロードバンド衛星が宇宙ゴミへの懸念を高める」 Ars Technica . 2019年4月28日閲覧。
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