Space debris monitoring and supervision systems

Abstract

Com o aumento da quantitade de detritos espaciais nos céus e as consequências que este crescimento acarreta,foi necessário criar um sistema pronto a monitorizar esses detritos. A organização Europe Union SpaceSurveillance and Tracking EUSST foi estabelecida para unir vários países da Europa,sendo um desses países Portugal, para trabalharem em conjunto para resolvereste problema. Para poder supervisionar e monitorizar os detritos, várias técnicas de observação sãoutilizadas. Com os dados dos resultados das observações, a determinação da órbita dos detritos pode sercalculada. Cada um dos detritos está sujeito a diferentes tipos de forças que podem influenciar a sua trajectóriae existem diferentes algoritmos estatísticos para lidar com as medições obtidas pelas observações.Assim, existe um balanço entre a escolha correcta das forças aplicadas aos detritos e o adequadoalgoritmo estatístico para uma determinação correcta da órbita. Esta tese de mestrado explora todos estesvariáveis aplicadas à determinação e previsão de orbita, embora o foco principal sejam os detritos em (Low Earth Orbit) LEO,uma vez que a grande quantidade de detritos e o seu elevado risco de reentrada traz grandes riscos para a vida humana. As alterações foramefectuados ao software a fim de representar diferentes cálculos de determinação da órbita e diversos scripts foram desenvolvidos para a representação dos dados gerados pelo software. Como resultado, foi desenvolvido uma representação dos dados, uma análise e uma subavaliação dos diferentes resultados.

With the increasing density of space debris in the Earth's skies and the consequences carried with this growth, it was necessary to create a system to monitor the debris. The organization Europe Union Space Surveillance and Tracking EUSST was established to unite several countries in Europe, being one of those countries Portugal, to work together through this problem. To be able to supervise and monitor the debris, several techniques of observation had to be used. With the observational data, the orbit determination of the debris can be calculated. Each one of the debris is subject to different types of forces that can influence its trajectory and different statistical algorithms exist to deal with the measurements obtained by the observations. Hence, an equilibrium between the correct choice of forces applied to the debris and the appropriate statistical algorithm for a correct orbit determination is necessary. This master thesis explores all these variables applied to the orbit determination and orbit prediction, although the main focus will be the debris in LEO, since the high density in the number of debris and its high chances of reentrance brings great risk to human life. Alterations were made to the software in order to represent different calculations of orbit determination and a couple of scripts were developed for the representation of the generated data by the software. As a result, a representation of the data, an analysis and an understating of the different results are accomplished.