云朝明，胡敏，宋慶雷，武暾

(1.航天工程大學(xué)，北京101416；2.航天系統(tǒng)部，北京100094)

1 前言

星座是由多顆衛(wèi)星按照一定構(gòu)型組成的衛(wèi)星網(wǎng)，通過組網(wǎng)，星座可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。傳統(tǒng)衛(wèi)星星座由于衛(wèi)星生產(chǎn)、制造以及星座運(yùn)行維護(hù)成本高昂，星座建設(shè)大多依靠政府支持，星座投入資金少、規(guī)模小。隨著航天技術(shù)的發(fā)展以及衛(wèi)星批量化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，星座建設(shè)成本大幅降低，建立100顆衛(wèi)星以上的巨型低軌星座成為可能。同時(shí)數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步又促進(jìn)了人們對(duì)于寬帶網(wǎng)絡(luò)的需求，“星座+互聯(lián)網(wǎng)”的概念成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)，各國(guó)紛紛提出建設(shè)基于天基平臺(tái)實(shí)現(xiàn)寬帶接入的巨型低軌星座的方案。

自從美國(guó)的銥33衛(wèi)星和俄羅斯的宇宙2251衛(wèi)星發(fā)生碰撞以來，世界各國(guó)對(duì)航天器碰撞問題愈發(fā)重視。而2019年9月，歐空局的一顆 “風(fēng)神”衛(wèi)星為避免與一顆 “星鏈” (Starlink)衛(wèi)星發(fā)生碰撞，主動(dòng)進(jìn)行了變軌機(jī)動(dòng)，更是對(duì)巨型低軌星座的安全運(yùn)行敲響了警鐘。為了避免巨型低軌星座發(fā)生碰撞，必須對(duì)其安全性進(jìn)行研究，制定出相應(yīng)的規(guī)避機(jī)動(dòng)策略。

星座安全不僅是維持巨型低軌星座穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件，也是保護(hù)其他在軌航天器安全和未來航天任務(wù)的必然要求。隨著部分巨型低軌星座開始組網(wǎng)，在軌衛(wèi)星逐漸增多，傳統(tǒng)單顆衛(wèi)星或小型星座安全性保障措施已不適用于巨型低軌星座，亟需提出適合巨型低軌星座安全性的保護(hù)措施。巨型低軌星座安全性研究主要從以下兩個(gè)方面展開:一是研究巨型低軌星座安全性，此部分主要是對(duì)星座內(nèi)部碰撞、星座外部碰撞和空間環(huán)境可持續(xù)性進(jìn)行分析；二是研究巨型低軌星座的碰撞規(guī)避機(jī)動(dòng)策略，此部分主要是對(duì)星座具體規(guī)避方法的研究。

本文首先介紹了巨型低軌星座的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)典型星座安全方案進(jìn)行了總結(jié)歸納；其次詳細(xì)地分析了巨型低軌星座面臨的內(nèi)部碰撞威脅、外部碰撞威脅和空間環(huán)境安全威脅；然后根據(jù)低軌衛(wèi)星碰撞規(guī)避方法總結(jié)出適用于巨型星座的碰撞規(guī)避機(jī)動(dòng)方法，最后對(duì)文章進(jìn)行了總結(jié)。

2 巨型低軌星座發(fā)展現(xiàn)狀

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，星座逐漸從傳統(tǒng)低軌通信衛(wèi)星星座向巨型低軌星座發(fā)展，對(duì)星座安全性要求越來越高。目前，除了機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會(huì)、歐空局給出了碎片減緩準(zhǔn)則以外[1]，還沒有統(tǒng)一的政策和法規(guī)來規(guī)范巨型低軌星座的安全運(yùn)行，各個(gè)公司只能根據(jù)各自星座情況，研究適用于自己的星座安全運(yùn)行方案。

2.1 傳統(tǒng)低軌通信衛(wèi)星星座

傳統(tǒng)低軌通信衛(wèi)星星座創(chuàng)建于20世紀(jì)80年代末，當(dāng)時(shí)各國(guó)提出了許多星座方案，但最終實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)部署的只有銥星 (Iridium)、全球星(Globalstar)和軌道通信 (Orbcomm)三大系統(tǒng)。傳統(tǒng)低軌通信衛(wèi)星星座由于規(guī)模小，星間分布距離大，制定星座安全措施時(shí)不用考慮星座內(nèi)部碰撞的可能，只需考慮星座受到外部碰撞的概率。1999年Rossi[2]等人對(duì)銥星的碰撞概率進(jìn)行了模擬計(jì)算，得到銥星每10年的碰撞概率為10%，由于碰撞概率較低，星座只需采用空間碎片協(xié)調(diào)委員會(huì)的減緩準(zhǔn)則以及對(duì)可能發(fā)生碰撞的衛(wèi)星實(shí)施規(guī)避機(jī)動(dòng)，就可以保證星座的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。表1為三大傳統(tǒng)低軌通信衛(wèi)星星座的星座參數(shù)[3，4]。

2.2 巨型低軌星座

巨型低軌星座的發(fā)展起源于2014年。截至現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)公布了多個(gè)巨型低軌星座方案，包括國(guó)內(nèi)的鴻雁、虹云、銀河航天等星座，國(guó)外的Starlink系統(tǒng)、OneWeb系統(tǒng)、LeoSat衛(wèi)星系統(tǒng)、TeleSat系統(tǒng)、開普勒星座、三星系統(tǒng)和波音公司系統(tǒng)等。表2給出了各星座軌道分布情況和衛(wèi)星數(shù)量[5，6]。目前，除了部分公司因?yàn)橘Y金問題已經(jīng)破產(chǎn)，例如LeoSat和OneWeb等，絕大多數(shù)公司還處于星座設(shè)計(jì)階段，主要集中在星座及相關(guān)發(fā)射規(guī)劃設(shè)計(jì)，但對(duì)星座安全性方面研究較少。只有SpaceX和OneWeb等公司發(fā)布了對(duì)星座安全性方面的研究。

表1 三大傳統(tǒng)低軌通信衛(wèi)星星座軌道參數(shù)Table 1 Orbit parameters of three traditional low orbit communication satellite constellations

Starlink系統(tǒng)是由SpaceX公司于2015年提出，2019年5月，Starlink系統(tǒng)正式開始組網(wǎng)，截至2020年9月，SpaceX成功發(fā)射了12批共713顆衛(wèi)星。2020年，SpaceX計(jì)劃發(fā)射24次，將1440顆衛(wèi)星送入軌道，完成第一階段發(fā)射任務(wù)并開始區(qū)域服務(wù)。由于Starlink系統(tǒng)規(guī)模龐大，為了保證星座安全運(yùn)行，SpaceX采取了一系列措施。首先，為了減少衛(wèi)星入軌和離軌處置時(shí)間，加快失效衛(wèi)星墜入大氣層銷毀，把第一階段1584顆衛(wèi)星從1150km軌道高度下調(diào)到550km；其次，安裝了精確定位的導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)接收來自地面的太空碎片監(jiān)控情況，在必要的時(shí)候，能夠自主進(jìn)行最優(yōu)規(guī)避軌道的在軌優(yōu)化計(jì)算并實(shí)施變軌；最后，公司對(duì)生產(chǎn)材料進(jìn)行了改進(jìn)，用鋁件代替鋼件，確保衛(wèi)星重返大氣層時(shí)能夠100%燒毀。

OneWeb系統(tǒng)由OneWeb公司于2014年提出，2020年2月正式開始組網(wǎng)。截至現(xiàn)在，OneWeb發(fā)射了2批共78顆衛(wèi)星。按照計(jì)劃，OneWeb將在2021年底前，進(jìn)行17或18次聯(lián)盟號(hào)發(fā)射和一次阿里安6號(hào)發(fā)射，把588顆工作衛(wèi)星部署到位，實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，但由于投資方拒絕追加投資，OneWeb公司資金鏈斷裂，今年3月已經(jīng)申請(qǐng)破產(chǎn)。根據(jù)資料，OneWeb公司采用了多種方式來保證星座長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，一是縮短離軌處置時(shí)間，把任務(wù)后處置時(shí)間降為5年；二是與美國(guó)戰(zhàn)略司令部聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心 (USSTRA TCOM/JSPOC)簽訂數(shù)據(jù)共享協(xié)議，減少軌道的不確定性；三是保證離軌處置成功率大于90%；四是給衛(wèi)星安裝夾具，使衛(wèi)星能夠主動(dòng)清除碎片；五是與其他公司合作，為OneWeb星座提供碎片主動(dòng)清除服務(wù)[7]。

表2 巨型低軌星座計(jì)劃Table 2 LEO constellation programs

3 巨型低軌星座安全性分析

星座安全性主要是指星座的碰撞問題。目前星座面臨的碰撞威脅包括星座內(nèi)部衛(wèi)星間的碰撞、星座與其他物體的碰撞以及空間環(huán)境安全威脅。巨型低軌星座衛(wèi)星數(shù)量多，除了具有傳統(tǒng)星座所面臨的碰撞威脅外，其龐大的規(guī)模還帶來了新的問題。因此，保證巨型低軌星座長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，必須仔細(xì)分析巨型低軌星座面臨的具體碰撞情況以及星座運(yùn)行的空間環(huán)境狀況，為制定巨型低軌星座碰撞規(guī)避安全措施提供參考。

3.1 巨型低軌星座內(nèi)部衛(wèi)星間碰撞分析

巨型低軌星座內(nèi)部衛(wèi)星間的碰撞可以分為兩種:一種是攝動(dòng)力作用引起的碰撞，一種是非攝動(dòng)力作用引起的碰撞。下面對(duì)兩種碰撞分別進(jìn)行分析。

攝動(dòng)力作用引起的碰撞是由攝動(dòng)力和軌道初始誤差相互作用引起的。根據(jù)文獻(xiàn) [8]和文獻(xiàn) [9]對(duì)近地軌道主要攝動(dòng)源的分析評(píng)估，巨型低軌星座在近地軌道主要受到地球非球形攝動(dòng)的影響。除此之外，需要根據(jù)星座的軌道高度確定是否考慮大氣阻力攝動(dòng)的影響。星座僅受攝動(dòng)力作用時(shí)，星座會(huì)整體漂移，但星座構(gòu)型保持穩(wěn)定；當(dāng)星座各衛(wèi)星軌道存在初始誤差時(shí)，不同的初始誤差值使星座各衛(wèi)星軌道參數(shù)變化率各不相同，導(dǎo)致衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)不規(guī)律，破壞了星座構(gòu)型，文獻(xiàn)[10]—文獻(xiàn) [13]詳細(xì)分析了軌道偏差對(duì)星座構(gòu)型破壞的過程，文獻(xiàn) [14]增加了大氣阻力攝動(dòng)對(duì)星座構(gòu)型的影響。從這些文獻(xiàn)中可知，對(duì)星座內(nèi)部碰撞影響最大的是半長(zhǎng)軸偏差，半長(zhǎng)軸偏差直接影響衛(wèi)星相位的變化，對(duì)星座構(gòu)型穩(wěn)定性起到?jīng)Q定作用[15]。

非攝動(dòng)力作用引起的碰撞是指星座衛(wèi)星在入軌、軌道維持控制、碰撞規(guī)避以及離軌處置等機(jī)動(dòng)過程以及由于觀測(cè)誤差等造成衛(wèi)星位置不確定引起的星座內(nèi)部碰撞。與傳統(tǒng)低軌星座不同的是，巨型低軌星座衛(wèi)星數(shù)量是傳統(tǒng)星座的幾倍、幾十倍甚至幾百倍，不僅增加了軌道平面內(nèi)衛(wèi)星的數(shù)量和軌道平面數(shù)量，有的甚至創(chuàng)建了多個(gè)軌道層部署星座，例如文獻(xiàn) [16]的Starlink就計(jì)劃建立多軌道層的巨型低軌星座，并且其軌道層高度僅在328～580km就有8個(gè)軌道層高度差小于20km且其最小軌道層高度差為5km。星座在軌衛(wèi)星密度的增加導(dǎo)致衛(wèi)星在交會(huì)點(diǎn)交會(huì)次數(shù)劇增，增加了星座衛(wèi)星在交會(huì)點(diǎn)的碰撞概率。此外，衛(wèi)星密度越高，衛(wèi)星間間距越小，通過衛(wèi)星軌道平面的時(shí)間窗口越少，衛(wèi)星機(jī)動(dòng)過程的實(shí)施對(duì)軌道設(shè)計(jì)要求以及控制要求更高，同時(shí)由于星座規(guī)模越大，對(duì)星座構(gòu)型精度要求更高，為了減少星座構(gòu)型控制上的壓力，絕大多數(shù)巨型低軌星座都采用均勻分布的方式，這也增加了衛(wèi)星的碰撞概率[17]。

3.2 巨型低軌星座外部碰撞分析

巨型低軌星座外部碰撞是指星座與星座外其它在軌衛(wèi)星及空間碎片發(fā)生的碰撞。由于空間碎片無法預(yù)測(cè)其在空間中的運(yùn)動(dòng)軌跡以及不可控的特點(diǎn)，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確預(yù)警空間碎片與航天器的碰撞，而且目前航天器發(fā)生的碰撞主要都是同空間碎片之間發(fā)生的[18]，因此，星座外部碰撞是巨型低軌星座面臨的主要碰撞方式。

目前，大多數(shù)在軌衛(wèi)星以及大量航天發(fā)射活動(dòng)帶來的空間碎片運(yùn)行在低地球軌道，根據(jù)張育林、王曉偉[19，20]等人對(duì)近地軌道空間碎片的研究，在不進(jìn)行航天發(fā)射的情況下，低地球軌道空間碎片數(shù)量仍然會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，而隨著世界航天活動(dòng)日益頻繁，空間碎片數(shù)量將進(jìn)一步增加，并且巨型低軌星座衛(wèi)星大多統(tǒng)一部署在同一軌道高度，使得對(duì)應(yīng)軌道航天器密度成倍增加，兩者相互作用的情況下，將會(huì)極大提高巨型低軌星座受到外部碰撞的概率。

為了避免國(guó)際空間站與空間碎片發(fā)生碰撞，國(guó)際空間站已經(jīng)多次實(shí)施了規(guī)避機(jī)動(dòng)措施[21]，而巨型低軌星座在對(duì)應(yīng)軌道球面上分布更廣，且由于其軌道面數(shù)量多，運(yùn)行周期短，其在空間中覆蓋了更大的碰撞橫截面積，因此，可以推斷未來巨型低軌星座遭遇的碰撞次數(shù)將更多于國(guó)際空間站。2018年Le May S[22]使用MASTER-2009模型研究在當(dāng)前碎片環(huán)境下，OneWeb和StarlLink星座發(fā)生碰撞的概率，通過使用衛(wèi)星和碎片組合橫截面上碎片通量推導(dǎo)碰撞概率的方法，發(fā)現(xiàn)One-Web星座內(nèi)至少發(fā)生一次災(zāi)難性碰撞的可能性為5.0%，而Starllink星座內(nèi)至少發(fā)生一次災(zāi)難性碰撞的可能性高達(dá)45.8%。此外，巨型低軌星座衛(wèi)星入軌和離軌處置階段也存在與空間碎片碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，2017年Radtke[23]計(jì)算了OneWeb星座在各個(gè)階段與尺寸大于3cm的空間碎片的碰撞概率，算出單星在入軌和離軌處置時(shí)的碰撞概率分別為0.01%和0.02%，整個(gè)星座在入軌和離軌處置時(shí)的碰撞概率分別為4.11%和15.15%。由此可見，巨型低軌星座受到外部碰撞的形勢(shì)十分嚴(yán)峻。

3.3 巨型低軌星座對(duì)近地空間環(huán)境的影響

巨型低軌星座建設(shè)對(duì)近地空間環(huán)境會(huì)產(chǎn)生重大的影響。巨型星座本身增加了近地空間物體的密度。此外，巨型低軌星座在建設(shè)過程中也會(huì)產(chǎn)生大量空間碎片、失效衛(wèi)星等，進(jìn)一步增加空間密度，當(dāng)其中一顆衛(wèi)星發(fā)生碰撞或空間環(huán)境密度增加到臨界值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生Kessler[24]效應(yīng)，破壞空間環(huán)境的可持續(xù)性，威脅整個(gè)星座安全。

早期巨型低軌星座對(duì)近地空間環(huán)境的可持續(xù)性研究主要集中在星座衛(wèi)星數(shù)量規(guī)模對(duì)空間環(huán)境可持續(xù)性的影響。1997年Walker[25]模擬了一個(gè)在700km軌道高度運(yùn)行的900多顆衛(wèi)星的星座，發(fā)現(xiàn)星座在空間碎片密度較高的環(huán)境中會(huì)破壞環(huán)境的穩(wěn)定性，無法長(zhǎng)期維持星座運(yùn)行，并且估計(jì)出在空間碎片密度較大的軌道可以維持100顆衛(wèi)星長(zhǎng)期運(yùn)行，在空間密度較小的軌道可以維持350顆衛(wèi)星運(yùn)行。隨著緩解措施的制定[26]，巨型低軌星座對(duì)空間環(huán)境的影響雖然有所下降，但不足以保持空間碎片環(huán)境的穩(wěn)定，因此需要進(jìn)一步研究在不同條件下，巨型低軌星座對(duì)空間環(huán)境的具體影響。

文獻(xiàn) [27]研究了不同巨型低軌星座任務(wù)后處置成功率和任務(wù)后在軌壽命對(duì)空間環(huán)境的影響。結(jié)果表明，任務(wù)后處置成功率是空間環(huán)境可持續(xù)性的重要影響因素，巨型低軌星座任務(wù)后處置成功率直接體現(xiàn)了空間環(huán)境中廢棄衛(wèi)星的增長(zhǎng)速度，任務(wù)后處置成功率越高，廢棄衛(wèi)星的增長(zhǎng)速度就越低，對(duì)空間環(huán)境可持續(xù)性的影響越小。目前，機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會(huì)對(duì)任務(wù)后處置成功率的建議為90%，但 Pardini[28]研究了800～1400km的巨型低軌星座任務(wù)后處置成功率與碰撞概率的關(guān)系，得出如果要保持空間環(huán)境的可持續(xù)性，必須保證巨型低軌星座任務(wù)后處置成功率至少達(dá)到95%。此外，文獻(xiàn) [29]還指出了巨型低軌星座離軌處置過程發(fā)生碰撞的概率較高，對(duì)軌道空間環(huán)境的影響較大，需要將離軌衛(wèi)星進(jìn)行分散處理。

衛(wèi)星可靠性也是巨型低軌星座對(duì)空間環(huán)境影響的主要因素之一[30]。衛(wèi)星可靠性包括衛(wèi)星故障率和衛(wèi)星爆炸概率，衛(wèi)星故障率直接表現(xiàn)在在軌衛(wèi)星的失效情況，通常這些失效衛(wèi)星和工作衛(wèi)星在同一軌道上，由于衛(wèi)星失效不可控，容易與工作衛(wèi)星發(fā)生碰撞，對(duì)空間環(huán)境造成安全隱患。衛(wèi)星爆炸對(duì)空間環(huán)境危害大，衛(wèi)星爆炸解體以后，其碎片分布在軌道附近，容易與在軌衛(wèi)星發(fā)生碰撞，并且這些碎片在攝動(dòng)力的作用下不斷分離，散落在各個(gè)軌道上，會(huì)影響其他在軌航天器的安全，文獻(xiàn) [31]以O(shè)neWeb為例，對(duì)衛(wèi)星爆炸解體進(jìn)行了詳細(xì)分析，并計(jì)算了衛(wèi)星的爆炸概率，得出巨型低軌星座衛(wèi)星的爆炸概率必須遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)低軌衛(wèi)星的爆炸概率才能避免環(huán)境惡化。

此外，文獻(xiàn) [32]分析了衛(wèi)星面積、衛(wèi)星質(zhì)量對(duì)空間環(huán)境的影響，得到面積和質(zhì)量越大的衛(wèi)星不僅容易發(fā)生碰撞，并且碰撞產(chǎn)生的碎片也較多，對(duì)空間環(huán)境影響越大。而沈丹[33]則綜合考慮了衛(wèi)星數(shù)量、面積、質(zhì)量和星座部署高度對(duì)空間環(huán)境的影響，得出巨型低軌星座各個(gè)因素對(duì)空間環(huán)境具體的危害情況和危害大小。文獻(xiàn) [34]研究了巨型低軌星座衛(wèi)星質(zhì)量、面積、故障率、避碰成功率、發(fā)射情況、離軌策略、星座和單星壽命等參數(shù)對(duì)空間環(huán)境的影響，并根據(jù)不同參數(shù)設(shè)置不同權(quán)重，設(shè)計(jì)了星座指數(shù)CCI來量化巨型低軌星座對(duì)環(huán)境影響的指標(biāo)。

巨型低軌星座和空間環(huán)境是相互影響的，巨型低軌星座在各種條件下增加了空間環(huán)境的密度，破壞了空間環(huán)境的穩(wěn)定性，導(dǎo)致空間環(huán)境反過來威脅星座的安全。因此，保護(hù)近地空間環(huán)境的可持續(xù)性就是保護(hù)巨型低軌星座的安全，必須重視巨型低軌星座建設(shè)對(duì)空間環(huán)境的影響，并制定相應(yīng)的減緩策略。

4 巨型低軌星座規(guī)避機(jī)動(dòng)策略

巨型低軌星座若不進(jìn)行星座管理控制，星座在長(zhǎng)期運(yùn)行下必然會(huì)發(fā)生碰撞。因此，必須對(duì)巨型低軌星座碰撞規(guī)避方法進(jìn)行研究，制定規(guī)避策略。由于巨型低軌星座衛(wèi)星質(zhì)量較小，攜帶的燃料或者工質(zhì)有限，衛(wèi)星實(shí)施碰撞規(guī)避機(jī)動(dòng)時(shí)必須考慮燃料消耗的問題。另外，還必須考慮星座構(gòu)型保持的問題，巨型低軌星座同軌道衛(wèi)星數(shù)量多，衛(wèi)星在碰撞規(guī)避機(jī)動(dòng)后回到原來位置時(shí)的時(shí)間窗口小，對(duì)于規(guī)避時(shí)間以及規(guī)避路徑的選擇約束較大。

空間目標(biāo)常用碰撞規(guī)避方法有三種[35]:一是高度分離規(guī)避法，通過給衛(wèi)星一個(gè)切向沖量，讓衛(wèi)星與碰撞點(diǎn)產(chǎn)生徑向分離距離實(shí)現(xiàn)碰撞規(guī)避；二是碰撞時(shí)間規(guī)避法，通過多次給衛(wèi)星一個(gè)小的徑向沖量，讓衛(wèi)星轉(zhuǎn)移到另一條軌道上，然后等預(yù)計(jì)碰撞時(shí)間過了以后再轉(zhuǎn)移回原軌道實(shí)現(xiàn)碰撞規(guī)避，或者計(jì)算好在預(yù)計(jì)碰撞時(shí)間之前轉(zhuǎn)移回原軌道的位置，使衛(wèi)星在原軌道運(yùn)行到碰撞點(diǎn)的時(shí)間與轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)行時(shí)間之和大于預(yù)計(jì)碰撞時(shí)間來實(shí)現(xiàn)碰撞規(guī)避；三是通過與航天器正常軌控相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)碰撞規(guī)避。

巨型低軌星座由于衛(wèi)星數(shù)量較多，星座碰撞概率高，每次碰撞發(fā)生都是隨機(jī)的，通過正常軌控相結(jié)合的方式避碰需要頻繁對(duì)整個(gè)星座進(jìn)行調(diào)整，并且每次調(diào)整以后星座還會(huì)面臨新的碰撞威脅，因此不能對(duì)星座采用正常軌控相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)碰撞規(guī)避。使用高度分離規(guī)避和碰撞時(shí)間規(guī)避方法雖然能夠很好地實(shí)現(xiàn)碰撞規(guī)避，但面臨兩個(gè)問題:一是衛(wèi)星機(jī)動(dòng)軌道與原軌道存在交點(diǎn)，衛(wèi)星可能與原軌道上的衛(wèi)星發(fā)生碰撞，當(dāng)星座中衛(wèi)星數(shù)量較少的時(shí)候，通過計(jì)算好規(guī)避路徑，可以比較容易避開與軌道上衛(wèi)星發(fā)生交會(huì)的時(shí)間窗口，當(dāng)軌道上衛(wèi)星比較密集時(shí)，過交會(huì)點(diǎn)的衛(wèi)星多，不容易設(shè)計(jì)規(guī)避路徑；二是巨型低軌星座有的軌道層間距設(shè)置較小，若規(guī)避軌道設(shè)置較大可能會(huì)與其他軌道層的衛(wèi)星發(fā)生碰撞。

因此，在巨型低軌星座衛(wèi)星既需要避開碰撞點(diǎn)，同時(shí)又要保持星座構(gòu)型的條件下，若星座存在使用高度分離規(guī)避和碰撞時(shí)間規(guī)避方法進(jìn)行碰撞規(guī)避的時(shí)間窗口時(shí)，可以優(yōu)先采用這兩種方法。但若是不存在使用這兩種方法的時(shí)間窗口時(shí)，我們必須另外去尋找這個(gè)時(shí)間窗口，為此，我們可以引入一條停泊軌道，當(dāng)需要進(jìn)行避碰規(guī)避的時(shí)候，可以把衛(wèi)星轉(zhuǎn)入停泊軌道中，當(dāng)規(guī)避完成以后，選擇合適時(shí)機(jī)轉(zhuǎn)移回原軌道，實(shí)現(xiàn)碰撞規(guī)避。