Stargaze：融合星鏈數據提升空間態(tài)勢感知能力

文 | 劉帥軍、徐帆江、劉立祥、嚴文勵、秦琰（中國科學院軟件研究所）

SpaceX公司近期推出太空態(tài)勢感知（SSA）系統(tǒng)：Stargaze（譯為：星象監(jiān)測），該系統(tǒng)充分利用星鏈在軌衛(wèi)星的星敏感器數據，較傳統(tǒng)地基觀測將探測能力提升了數個數量級。本文首先對星象監(jiān)測系統(tǒng)進行介紹，進而給出該系統(tǒng)的空間態(tài)勢感知能力仿真分析，并結合近期星鏈衛(wèi)星大規(guī)模降軌事件做對比分析。

相關結果表明，星鏈星座依據單星敏感器數據即可實現觀測到6763顆空間目標，而大規(guī)模降軌后星象監(jiān)測系統(tǒng)態(tài)勢感知能力提升4%?？紤]到這些星鏈衛(wèi)星會搭載不止1個星敏感器，且隨時間推移，整個空間目標幾乎都可觀測，空間態(tài)勢感知能力極大提升。

來源：SpaceX

PART 01

Stargaze簡介

美國當地時間2026年1月29日，SpaceX公司在官網上公布了一個新的產品：“星象監(jiān)測：SpaceX的太空態(tài)勢感知系統(tǒng)”。根據其官網披露信息：

SpaceX開發(fā)了一項名為Stargaze的新型空間態(tài)勢感知（SSA）系統(tǒng)，該系統(tǒng)能顯著提升低地球軌道（LEO）衛(wèi)星運行的安全性和可持續(xù)性，其篩查數據將在未來幾周內免費向廣大衛(wèi)星運營商社區(qū)開放。

當前一些做法——例如將火箭殘骸遺留在低地球軌道、衛(wèi)星運營商不共享軌道預測或未與其他在軌衛(wèi)星協(xié)調就進行機動、以及某些國家開展反衛(wèi)星試驗——已導致碰撞風險顯著升高，亟待完善太空交通協(xié)調機制。傳統(tǒng)監(jiān)測手段通常每天僅對太空物體進行有限次觀測，導致軌道預測存在較大誤差，而劇烈變化的太空天氣更使這一問題雪上加霜。

相比傳統(tǒng)地基觀測系統(tǒng)，星象監(jiān)測系統(tǒng)將探測能力提升了數個數量級。該系統(tǒng)利用近3萬臺星敏感器采集數據，每臺設備持續(xù)觀測鄰近空間目標，整個觀測網絡每日可探測到約三千萬次過境數據。

該系統(tǒng)可自主探測在軌飛行目標的觀測數據，并通過聚合處理近乎實時地為所有探測目標生成精確的軌道估計及位置速度預測。這些預測數據將匯入太空交通管理平臺，用于識別太空目標間潛在的近距離接近情況，并生成交會數據信息（CDMs）。為充分發(fā)揮高頻觀測數據的效用，SpaceX開發(fā)了本系統(tǒng)，能夠在數分鐘內提供交會篩查結果，而當前行業(yè)標準通常需要數小時。

為確保所有在軌衛(wèi)星的安全，SpaceX公司將通過其太空交通管理平臺向所有運營商免費提供"星鏈"交會數據。該平臺此前已與十余家衛(wèi)星運營商進行"封閉測試"，實現了低延遲星歷數據共享與交會篩查。今年春季起，向平臺提交星歷數據（軌道預測）的運營商除可獲取其他參與方星歷外，還將收到基于星鏈數據的交會數據消息（CDMs）。此舉將確保各運營商能低延遲獲取用于交會評估的最佳可用數據。

Stargaze在太空安全應用方面已具備可靠的實踐記錄。2025年末，一顆星鏈衛(wèi)星與某第三方衛(wèi)星發(fā)生交匯——后者正在進行機動操作，但其運營商未共享星歷數據。直到交匯發(fā)生前五小時，預測的最近距離仍約為9000米，這被視為安全的規(guī)避距離，碰撞概率為零。然而之后，第三方衛(wèi)星執(zhí)行了一次機動變軌，使預測的最近距離驟降至約60米。Stargaze迅速偵測到此次機動，并向監(jiān)測平臺發(fā)布了更新后的軌道數據，生成新的碰撞數據消息（CDMs）并立即分發(fā)給相關衛(wèi)星。最終，星鏈衛(wèi)星在偵測到機動后一小時內作出響應，規(guī)劃了規(guī)避機動方案，將碰撞風險重新降為零。

若依賴傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)或高延遲的交匯監(jiān)測流程，在如此短暫的反應時間內根本不可能實現風險化解。倘若對第三方衛(wèi)星的觀測頻率降低、交匯分析耗時更長、或是規(guī)避決策需經人工審批，此類事件很可能無法成功處置。

盡管Stargaze標志著所有運營商安全飛行能力的重大進步，但各運營商必須頻繁共享自身衛(wèi)星編隊的星歷數據。這對擁有機動航天器的運營商尤為重要。雖然Stargaze能比現有任何系統(tǒng)更快探測機動行為，但最權威的衛(wèi)星軌道信息仍應由運營商主動提供，從而實現沖突化解并最大限度減少碰撞規(guī)避操作。星鏈系統(tǒng)每小時都會更新并公開共享星歷數據，所有其他運營商亦應遵循此標準。這好比商業(yè)航空領域：全球每日數十萬架次航班能避免碰撞，正是因為彼此持續(xù)廣播位置與飛行計劃。同理，航天器運營商也應遵循這種預測軌道共享的基本準則。

我們通過免費提供星歷共享與交匯監(jiān)測服務，期待激勵運營商采取類似措施，共同推進星歷數據共享與安全飛行實踐。

PART 02

Stargaze態(tài)勢感知能力仿真分析

如前文所述，SpaceX公司推出的Stargaze星象監(jiān)測系統(tǒng)，可有效提升空間態(tài)勢感知準確性、時效性，本節(jié)基于星鏈及其他空間目標在軌數據開展仿真分析。

基于2026年2月2日空間目標軌道數據，共計28632個空間目標（包含衛(wèi)星、碎片等）。其中星鏈衛(wèi)星9571顆，其余空間目標共19061個。

基于星象監(jiān)測系統(tǒng)介紹，利用在軌星鏈衛(wèi)星近3萬個星敏感器，可推知每顆星鏈衛(wèi)星存在不止1個星敏感器。基于星鏈和星象監(jiān)測系統(tǒng)，對全球其他空間目標的態(tài)勢感知仿真，面臨如下兩方面挑戰(zhàn)：

1、不同版本衛(wèi)星搭載星敏感器數量可能不同，如星鏈V1.0、V1.5版本搭載數量可能較少，而V2.0Mini等版本搭載數量應更多。

2、具體星敏感器在衛(wèi)星上的安裝方式（位置及角度等）、星敏感器指標參數等尚未公開。

基于此，本文僅給出一種參考性的評估方式。

仿真分析部分選用UTC時間2026.02.02 00:00:00開始，共計10分鐘，時間步長1分鐘，為每顆星鏈衛(wèi)星的搭載1個星敏感器，且其視場角設置為20ox20o。

考慮到2026年1月2日，星鏈宣稱將把軌道高度550km左右的衛(wèi)星降低至480km。為此，開展降軌后的態(tài)勢感知能力對比分析。具體如下圖所示：

當前軌道分布情況下，任一時刻整個星鏈衛(wèi)星利用單星敏感器可觀測到6763個其他空間目標，而降軌70km后該觀測數量提升至7017.5個，相比而言可提升衛(wèi)星數量幅度為3.8%。

進一步統(tǒng)計分析了在10分鐘內，累計可觀測空間目標的數量，降軌前后分別為：12880、13429，相比而言，降軌后提升4.3%。

PART 03

總結展望

本文對SpaceX新推出的太空態(tài)勢感知系統(tǒng)：Sgargaze（星象監(jiān)測）進行介紹，同時對該系統(tǒng)開展空間目標觀測數值仿真分析，并結合近期星鏈衛(wèi)星大規(guī)模降軌事件開展對比分析。

SpaceX公司推出的星象監(jiān)測太空態(tài)勢感知系統(tǒng)，顯著提升了太空監(jiān)視與軌跡預測能力。該系統(tǒng)脫胎于其星鏈星座的實際運營需求，在長期實踐中經過反復驗證與迭代。隨著時間推移，星象監(jiān)測系統(tǒng)已日益成熟，并展現出可觀的商業(yè)化潛力，因而正式面向市場推出。

這種將技術積累轉化為可持續(xù)商業(yè)產品的思維模式極具借鑒意義。回顧來看，從星鏈首次大規(guī)模應用氪離子推進器、率先部署星間激光通信組件，到后來衍生出“星盾”安防業(yè)務線，再到如今推出星象監(jiān)測系統(tǒng)，SpaceX始終以領先技術與工程實踐推動業(yè)務拓展，每一步都具有開創(chuàng)性與行業(yè)引領性。預計該系統(tǒng)也將延續(xù)這一趨勢，成為其又一盈利增長點。

>End

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