¿Qué herramientas y técnicas de planificación se utilizan para evitar colisiones en el espacio durante los lanzamientos?

Actualmente, NORAD y otros utilizan grandes conjuntos de radares para realizar un seguimiento de los objetos. Las trayectorias simplificadas son las que aparecen en las bases de datos comunes de TLE.

El análisis de conjunción se realiza propagando las trayectorias de estos objetos. Aquí se utilizan muchos tipos de modelos, pero en términos generales modelan la conjunción de cuadros de error grandes (elipsoidales o rectangulares) alrededor de cada objeto. Suelen tener muchos kilómetros de ancho. Muchos de los modelos de propagación son propietarios.

Hay una brecha desde la conjunción de lanzamiento (espacio aéreo / FAA) hasta la conjunción espacial: hay un retraso desde que un objeto "aparece" en el espacio hasta que aparece en el radar y su trayectoria es rastreada y propagada. Para más detalles, ver aquí por ejemplo.

Cuando existe la posibilidad de una conjunción, NORAD / JSpOC / SpaceTrack envían notificaciones a los operadores de satélites individuales para advertirles de esto, con la esperanza de que planifiquen maniobras para evitar colisiones. Cada operador tendrá su propia tolerancia al riesgo y, como en el caso de la colisión Iridium-Cosmos, su apetito por el riesgo era demasiado grande. Recuerdo que Iridium recibía 400 mensajes por día o por semana indicando posibles colisiones.

Es probable que los operadores realicen maniobras orbitales de rutina en momentos que son menos convenientes, solo para evitar los escombros. De esa manera, la evasión no les "cuesta" nada aparte de la reprogramación de las maniobras operativas planificadas. Esta es una de las razones principales por las que el problema de los desechos está empeorando: nadie tiene un incentivo financiero para hacer algo al respecto.

Sí, hay muchos objetos en órbita, pero el espacio también es muy, muy grande. Leo se trata de$10^{12} km^3$, por lo que la densidad general de objetos y, por lo tanto, la probabilidad de cualquier colisión es en general "baja": definitivamente es más alta de lo que me gustaría ver personalmente, pero aparentemente es aceptable para los operadores de satélites.

Si bien la duración de una ventana de lanzamiento varía, los lanzamientos dentro de la ventana generalmente ocurren en momentos discretos, generalmente "lanzamiento en un minuto" o "lanzamiento en segundo". A menudo, se utiliza una trayectoria relativa a la tierra común para toda la ventana (o subsecciones de la misma), y se rota a la trayectoria de inercia correcta para cada tiempo de lanzamiento discreto esperado.

Una vez que tenga la colección de trayectorias para los tiempos de lanzamiento discretos dentro de la ventana de lanzamiento, puede hacer un análisis de detección de conjunciones relativamente estándar contra el catálogo, siempre que su algoritmo pueda manejar efemérides de vuelo propulsado. Algunos algoritmos hacen suposiciones en el proceso de selección que son incompatibles con el vuelo motorizado. Los resultados de este análisis se pueden usar para cerrar partes de la ventana de lanzamiento que presentan un alto riesgo de colisión. Para los lanzamientos militares de EE. UU., el análisis de CA generalmente se realiza a intervalos antes del lanzamiento. No creo que ninguno de los lanzamientos comerciales haga esta proyección.

Y hay alguna razón para ser escépticos sobre el valor de esta proyección. Las covarianzas de lanzamiento típicas son tan grandes que, en combinación con las covarianzas de los objetos LEO en órbita predichos con decenas de horas o días de anticipación, es probable que no obtenga resultados procesables, excepto para los objetos en órbita más grandes. Como ISS, que de todos modos se maneja de manera algo diferente.