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title: 运行规划
tags: operations, planning, scheduling, fuel-budget, collision-avoidance
summary: 让航天器待在它该在的位置这一日常问题，以及决定它的三个预算。
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# 运行规划

航天器一旦上天，就要有人决定它应该做什么。这是一个带三个硬预算的排程问题，而运行的全部就是三者之间的协商。

## 定义

- **燃料预算**限定任务寿命内可用的总机动与位保推进剂。
- **接触预算**限定地面段可提供的过境次数，进而限定可用的遥控与定轨量。
- **安全预算**限定可执行的碰撞规避机动次数，因为每一次都消耗燃料与接触时间。

规划就是对这三者的分配。接触不足的航天器无法飞到其精度指标；燃料不足的会提前终结。

## 数学含义

### 位保代价

对处于非严格太阳同步轨道的低轨，轨道面会漂移，因为扁率与日月引力产生了设计未要求的面内节点速率。保持该轨道面需要以某间隔做位保机动：

$$
\Delta v_{\text{保持}} \sim \left\lvert \dot\Omega \right\rvert \Delta t \, a
$$

因此代价对漂移率与间隔都是线性的。允许漂移减半使速率加倍，允许漂移的间隔减半使机动次数加倍：两者相乘。

### 碰撞规避

在相近壳层有众多卫星时，会合评估产生候选接近，每一次确认的接近都需要一次机动。每次机动代价很小，而数量不可控，因此现代做法是每星数厘米的不确定度而非数十米：无法确认的接近不需要机动。

### 定轨作为预算

燃料预算与接触预算在此相遇。精度需要弧长，弧长需要接触，而接触是稀缺资源。无法被足够频繁观测的航天器会漂移，会需要它负担不起的机动，而失效表现为预算而非轨道误差。

## 单位约定

- 推进剂：千克，或用其实际支出的速度增量。
- 接触时间：每航天器每天分钟数。
- 漂移率：度每天。
- 会合筛查体积：千米；决定体积的不确定度同单位。

## 适用边界

三个预算并不独立。为了接触预算允许更多跟踪而花燃料买精度是正当的取舍，也正是计划明确作出或隐含作出的取舍。不陈述该分配的计划就是意外地作出了一个。

最难的情形是拥挤壳层，碰撞规避预算被无人规划的事件消耗，应对方式是规则而非决策：当概率超过门限时自动执行机动，因为决定无法在可用时间内作出。

因此在拥挤壳层运行航天器，部分程度上取决于它被编目时的不确定度，而那是发射前数年作出的设计决策。

## 标准

- 会合评估与规避实践：相关体制下国际协调机构的规范，以及任务实践
- 地面段排程接口：CCSDS 运行标准

## 另见

- [[maneuvers]]：一次机动的代价
- [[tt-and-c]]：接触预算
- [[scenario-simulation]]：飞行前演练计划