ES3036409T3

ES3036409T3 - Method and device for determining a pointing law for a satellite by determining a space-time distribution

Info

Publication number: ES3036409T3
Application number: ES23744204T
Authority: ES
Inventors: Thibaut Wenger; Mathieu Picard; Cyrille Tourneur
Original assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES; Airbus Defence and Space SAS
Current assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES; Airbus Defence and Space SAS
Priority date: 2022-06-22
Filing date: 2023-06-20
Publication date: 2025-09-18
Anticipated expiration: 2043-06-20
Also published as: FR3137183A1; WO2023247882A1; EP4526212C0; FR3137183B1; EP4526212A1; EP4526212B1

Abstract

La presente divulgación se refiere a un método para determinar al menos una ley de apuntamiento, en una ventana de tiempo, para un instrumento de observación de al menos un satélite EO (20) que busca objetos espaciales EO (50), comprendiendo el método de determinación: - determinar, a partir de una lista de objetos espaciales, los objetos espaciales que son observables desde el al menos un satélite en una ventana de observación, cuya duración es igual o mayor que la duración de la ventana de tiempo; - determinar, en la ventana de tiempo y en un marco de referencia de satélite dado, denominado marco de referencia de observación, una distribución espacio-temporal de los objetos espaciales que son observables en la ventana de observación desde el al menos un satélite; - determinar una ley de apuntamiento para el instrumento de observación, en la ventana de tiempo y en el marco de referencia de observación, de acuerdo con la distribución espacio-temporal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para la determinación de una ley de apuntamiento de un satélite por determinación de una distribución espaciotemporal

Sector de la técnica

La presente invención pertenece al campo de la vigilancia de los objetos espaciales y, más particularmente, se refiere a un procedimiento de determinación automática de ley de apuntamiento de un instrumento de observación de al menos un satélite para la búsqueda de tales objetos espaciales.

Estado de la técnica

El aumento constante del número de objetos espaciales no controlados en órbita terrestre representa un riesgo creciente para las operaciones de los sistemas espaciales y para las poblaciones en tierra.

Por este hecho, se asiste al desarrollo de sistemas de vigilancia de los objetos espaciales en órbita terrestre que tienen como propósito catalogar los objetos espaciales y sus parámetros orbitales, con el fin de limitar estos riesgos.

Se estima que aproximadamente 750.000 objetos espaciales mayores de 1 cm orbitan alrededor de la Tierra, teniendo cada una la capacidad de dañar, incluso destruir un satélite operativo. Estos objetos espaciales de escasos tamaños, difícilmente detectables, representan una amenaza mayor para las operaciones espaciales, mientras que el conocimiento de sus trayectorias sigue siendo parcial. Cabe señalar que es probable que este número aumente, incluso sin nuevos lanzamientos por el solo hecho de las colisiones entre objetos espaciales no controlados.

Por otro lado, para las órbitas bajas ("low earth orbit" o LEO, altitud inferior a 2000 km), teniendo en cuenta las velocidades relativas de los objetos espaciales que evolucionan en estas órbitas, los objetos espaciales de tamaño superior a 5 mm representan un riesgo con consecuencias catastróficas en caso de colisión con satélites operados sobre esas órbitas.

El objetivo principal de la vigilancia del espacio consiste en detectar y preferentemente determinar y mantener lo más precisamente posible el conocimiento de la trayectoria (es decir, los parámetros orbitales) de los objetos espaciales presentes en órbita alrededor de la Tierra. Esto permite, por una parte, minimizar los riesgos de colisión con los satélites operados en órbita y, por otra parte, minimizar el número de falsas alarmas de colisión. En efecto, en caso de riesgo de colisión, el satélite en peligro efectúa una maniobra de evitación de colisión. Tal maniobra de evitación se traduce, en general, en interrupciones de servicio, sobrecostes operativos y una reducción de la vida útil del satélite, por el hecho de un sobreconsumo de combustibles. Por consiguiente, es importante reducir el número de falsas alarmas de colisión, con el fin de reducir el número de maniobras de evitación inútiles.

La vigilancia del espacio se realizaba hasta este momento por medios posicionados en la superficie de la Tierra, en concreto, medios activos, tales como radares o LiDar o medios pasivos, tales como telescopios ópticos que aprovechan la iluminación solar de los objetos espaciales a vigilar. No obstante, estos sistemas de vigilancia terrestres presentan numerosas limitaciones físicas y tecnológicas de alcance para los sistemas basados en medios activos, que limitan el empleo de estos medios activos a las órbitas LEO y de disponibilidad y de capacidad de detección para los sistemas basados en medios pasivos, por el hecho de las perturbaciones atmosféricas. La limitación más significativa es el tamaño mínimo de los objetos espaciales que se pueden detectar, del orden de 5 a 10 cm para órbitas LEO.

Por este hecho, se están estudiando y desarrollando nuevos conceptos de sistemas de vigilancia del espacio desde el espacio, con el fin de remediar las deficiencias de los sistemas de vigilancia que utilizan medios posicionados en la superficie de la Tierra. Estos sistemas consisten en vigilar el espacio con la ayuda de medios posicionados en el espacio ("space-based surveillance system" o SBSS). La mayor parte de los sistemas SBSS que se están estudiando y/o desarrollando se basan en satélites operados en órbita, baja, en general, y que incluyen instrumentos de observación ópticos y pasivos, que aprovechan, en su mayor parte, la iluminación solar difundida por los objetos espaciales a vigilar. Por el hecho de las restricciones tecnológicas y de las leyes de la óptica, el campo de visión instantáneo cubierto por estos instrumentos de observación es, en general, escaso, del orden de 5°2 a 10°2, que limita, de este modo, la porción de espacio que se puede vigilar en un instante dado. Por otro lado, incluso si el número estimado de objetos espaciales es importante, el espacio a vigilar es extremadamente vasto y la densidad media de objetos espaciales que orbitan alrededor de la Tierra sigue siendo muy escasa. Por este hecho y teniendo en cuenta, igualmente, el campo de visión limitado de los instrumentos de observación, la elección de las zonas a observar para favorecer el número de nuevas detecciones de objetos espaciales no referenciados (es decir, no conocidosa priori)no es trivial y es crucial respecto al rendimiento de los sistemas SBSS. El documento US9916507 B1 divulga una ley de apuntamiento según la técnica anterior. El documento US2015088475 A1 divulga una visualización de las probabilidades de observabilidad de los objetos espaciales.

Objeto de la invención

La presente invención tiene como objetivo remediar en todo o parte los inconvenientes de la técnica anterior, en concreto, los expuestos anteriormente, proponiendo una solución que permita poner a punto de manera automática leyes de apuntamientos del o de los instrumentos de observación de un sistema SBSS. Para ello, se propone un procedimiento según la reivindicación 1.

Según una particularidad de la invención, dicha ley de apuntamiento incluye direcciones de apuntamiento sucesivas de dicho instrumento de observación que se extienden sobre al menos un período orbital de dicho satélite y dicha ventana temporal de observación se extiende sobre una duración igual o superior a un período orbital.

De este modo, el procedimiento de determinación de ley de apuntamiento se apoya en una primera lista de objetos espaciales asociados a sus parámetros orbitales que comprenden sus posiciones, velocidades, tamaño y covarianza (por ejemplo, objetos espaciales referenciados y/o deducidos de objetos espaciales referenciados por simulación por medio de un modelo de fragmentación de dichos objetos espaciales referenciados). De manera general, en el presente documento, se entiende por "parámetros orbitales" cualquier información que permita describir la trayectoria de un objeto espacial (por ejemplo, los parámetros keplerianos, el vector de estado del centro de masa del objeto espacial, etc.), pero también, en concreto, su tamaño que permite deducir de ello su magnitud visual. Basándonos en esta primera lista de objetos espaciales, se determina una segunda lista de objetos espaciales que responden a un criterio de observabilidad y, de este modo, son potencialmente observables durante una ventana de observación. Típicamente, para cada instante de interés en el interior de esta ventana de observación y, por lo tanto, para diferentes posiciones del satélite durante la ventana de observación, se determina qué objetos espaciales son potencialmente observables. Esta noción de observabilidad supone, por ejemplo, que el instrumento de observación está potencialmente apuntado hacia cada objeto espacial considerado y engloba consideraciones tales como:

- la verificación por el cálculo de que el objeto espacial, con respecto al satélite, no está enmascarado por la Tierra, - la verificación por el cálculo de que la dirección del objeto espacial, con respecto al satélite, no está deslumbrada por el Sol,

- la verificación por el cálculo de que el objeto espacial está iluminado por el Sol, en concreto, con respecto a las posiciones de la Tierra y de la Luna,

- la verificación por el cálculo de que la magnitud visual aparente del objeto espacial permite al instrumento de observación del satélite detectarlo.

A continuación, se propone determinar para cada satélite una distribución espaciotemporal de los objetos espaciales potencialmente observables durante el tiempo sobre la ventana temporal de observación. Tal distribución espaciotemporal describe, por ejemplo, para cada dirección de apuntamiento con respecto al satélite (distribución "espacial") y cada instante (distribución "temporal") de la ventana temporal de observación, una magnitud representativa de una densidad de los objetos espaciales potencialmente observables en esta dirección de apuntamiento desde dicho satélite en este instante de la ventana temporal de observación. Por ejemplo, se determina un conjunto de direcciones con probabilidades asociadas de encontrar objetos espaciales potencialmente observables durante una ventana de observación. Ventajosamente, la distribución espaciotemporal se determina, por ejemplo, en un marco de referencia de observación que depende en todo instante de la dirección del Sol y de la dirección de la Tierra con respecto al satélite. En efecto, el Sol y la Tierra son determinantes para la observabilidad de los objetos espaciales y corresponden a direcciones hacia las que, generalmente, no es posible observar los objetos espaciales (enmascaramiento por la Tierra, deslumbramiento por el sol) y que deben evitarse. Posicionando el marco de referencia de observación con respecto a las direcciones del Sol y de la Tierra y centrado sobre el satélite (deducidas de los parámetros orbitales de dicho satélite), es decir, eligiendo un marco de referencia de observación en el que las direcciones del Sol y de la Tierra varían poco durante el tiempo en dicho marco de referencia de observación, entonces, nos aseguramos de que las direcciones de los objetos espaciales observables se concentran en rangos de ángulos sólidos limitados. En tal marco de referencia de observación, es, por lo tanto, más fácil determinar leyes de apuntamiento para la detección de objetos espaciales.

La ley de apuntamiento del instrumento de observación del satélite se determina, a continuación, por ejemplo, sobre la ventana temporal de observación y en el marco de referencia de observación, en función de la distribución espaciotemporal de los objetos espaciales observables desde dicho satélite. La ley de apuntamiento se extiende sobre una ventana temporal limitada, igual o extendida, con respecto a la ventana temporal de observación utilizada para el cálculo de la distribución espaciotemporal. La ley de apuntamiento que utiliza los objetos espaciales observables se basa, por ejemplo, en probabilidades de observación. Algunos objetos espaciales de la segunda lista pueden ser, en concreto, objetos probables añadidos a objetos referenciados.

El procedimiento de determinación de la ley de apuntamiento según la invención puede incluir, además, de manera opcional, una o varias de las siguientes características.

Según otra particularidad de la invención, la primera lista de objetos espaciales asociados a sus parámetros orbitales se obtiene a partir de una extracción en un catálogo de objetos espaciales conocidos, aumentándose, a continuación, esta extracción por al menos una predicción estadística de nuevos objetos espaciales a partir de objetos espaciales conocidos o por al menos una simulación de colisión física entre dos objetos espaciales conocidos.

Según otra particularidad de la invención, la determinación de dicha ley de apuntamiento se realiza utilizando una función de coste relativa a los objetos espaciales potencialmente observados, excluyendo los objetos espaciales conocidos revisitados y bajo restricción de una ley matemática de escaneo acotada y parametrizable. La función de coste tendrá, por ejemplo, como propósito maximizar el descubrimiento de objetos desconocidos.

Según otra particularidad de la invención, la ley de apuntamiento se selecciona de entre una pluralidad de leyes de apuntamiento candidatas, por una evaluación de cada ley de apuntamiento candidata que incluye una estimación, en función de la distribución espaciotemporal, de los objetos espaciales desconocidos potencialmente detectados sobre dicha ventana temporal de observación aplicando dicha ley de apuntamiento candidata, siendo la ley de apuntamiento candidata seleccionada aquella para la que se verifica un criterio de detección de nuevos objetos espaciales.

Según otra particularidad de la invención, el criterio se verifica cuando se maximiza el número de nuevos objetos espaciales diferentes detectados al menos una vez.

Según otra particularidad de la invención, el criterio se verifica cuando se maximiza el número de nuevos objetos espaciales diferentes revisitados un número determinado de veces.

El objetivo es, en concreto, aumentar la probabilidad de detectar nuevos objetos espaciales. Tales disposiciones permiten, en efecto, optimizar el escaneo desde el satélite, puesto que las zonas densas de la distribución espaciotemporal son, igualmente, zonas en las que la probabilidad de detectar nuevos objetos espaciales es más elevada. Esto se deriva, en concreto, del hecho de que numerosos nuevos objetos espaciales provienen de la fragmentación de objetos espaciales referenciados. El criterio de detección puede, igualmente, en algunos casos, incluir una restricción de revisita, por ejemplo, maximizando el número de nuevos objetos espaciales diferentes detectados un número determinado de veces.

Un objeto espacial es, por ejemplo, considerado como detectado cuando se verifica un criterio determinado de detectabilidad.

Según otra particularidad de la invención, se determinan una pluralidad de distribuciones espaciotemporales y una pluralidad de leyes de apuntamiento para una pluralidad de satélites respectivamente, siendo el criterio de detección de objetos espaciales un criterio de detección global por dicha pluralidad de satélites.

Según otra particularidad de la invención, las leyes de apuntamiento candidatas están definidas por al menos una ley de apuntamiento parametrizable y corresponden a respectivos valores candidatos diferentes de parámetros de la al menos una ley de apuntamiento parametrizable.

Según otra particularidad de la invención, la al menos una ley de apuntamiento parametrizable incluye una de entre: - una ley sinusoidal,

- una ley armónica,

- una ley continua por trozos,

- una ley polinomial,

- una ley basada en funciones splines.

Según otra particularidad de la invención, la distribución espaciotemporal se realiza en un marco de referencia satélite determinado, denominado marco de referencia de observación, variando el marco de referencia de observación durante el tiempo en función de una dirección del Sol y de una dirección de la Tierra con respecto a dicho satélite, determinándose dicha ley de apuntamiento, igualmente, en el marco de referencia de observación.

Según otra particularidad de la invención, el marco de referencia de observación incluye tres ejes ortogonales, estando en cualquier instante dos de dichos tres ejes dispuestos en un plano definido por una dirección satélite-Tierra y una dirección Sol-satélite.

Según otra particularidad de la invención, el marco de referencia de observación incluye:

- un primer eje orientado siguiendo la dirección satélite-Tierra,

- un segundo eje orientado siguiendo la proyección ortogonal de la dirección Sol-satélite en un plano ortogonal al primer eje,

- un tercer eje ortogonal al primer eje y al segundo eje.

Según otra particularidad de la invención, otro marco de referencia de observación incluye:

- un primer eje orientado siguiendo la proyección ortogonal de la dirección satélite-Tierra en un plano ortogonal a un segundo eje orientado siguiendo la dirección Sol-satélite,

- un tercer eje ortogonal al primer eje y al segundo eje.

Según otra particularidad de la invención, la ley de apuntamiento incluye, igualmente, una orientación del instrumento de observación en guiñada alrededor de cada dirección de apuntamiento de dicho instrumento de observación. En efecto, una ley de apuntamiento corresponde, principalmente, a un control de dos ejes de la orientación del instrumento de observación, pero es posible, igualmente, en algunos casos, efectuar un control de tres ejes controlando, igualmente, la orientación del instrumento de observación alrededor de la dirección de apuntamiento.

Según un ejemplo que no está cubierto por el alcance de las reivindicaciones, se propone, igualmente, un procedimiento de determinación de al menos una ley de apuntamiento de un instrumento de observación de al menos un satélite en órbita terrestre para la búsqueda de nuevos objetos espaciales en órbita terrestre, incluyendo dicha ley de apuntamiento direcciones de apuntamiento sucesivas de dicho instrumento de observación sobre una ventana temporal de al menos un período orbital de dicho satélite, determinándose la ley de apuntamiento en un marco de referencia centrado sobre dicho satélite, denominado marco de referencia de observación, que incluye tres ejes ortogonales, dos de dichos tres ejes están dispuestos en cualquier instante en un plano definido por una dirección satélite-Tierra y una dirección Sol-satélite, definiendo dicho marco de referencia de observación ángulos en azimut y en elevación e incluyendo dicho procedimiento de determinación una determinación, sobre la ventana temporal y en función de parámetros orbitales del al menos un satélite:

- de una primera banda excluida en azimut y de una segunda banda excluida en azimut que determinan entre sí una banda autorizada en azimut que corresponde a un rango angular función del tiempo que incluye únicamente direcciones de apuntamiento en azimut que, durante la ventana temporal, son observables respecto a la Tierra y al Sol,

- de una primera banda excluida en elevación y de una segunda banda excluida en elevación que determinan entre sí una banda autorizada en elevación que corresponde a un rango angular función del tiempo que incluye únicamente direcciones de apuntamiento en elevación que, durante la ventana temporal, son observables respecto a la Tierra y al Sol,

en el que la ley de apuntamiento determinada incluye una ley de apuntamiento en azimut que incluye únicamente direcciones de apuntamiento en azimut en el interior de la banda autorizada en azimut y una ley de apuntamiento en elevación que incluye únicamente direcciones de apuntamiento en elevación en el interior de la banda autorizada en elevación.

El procedimiento de determinación de la ley de apuntamiento puede incluir, además, de manera opcional, una o varias de las siguientes características, tomadas aisladamente o según todas las combinaciones técnicamente posibles.

Según otra particularidad del ejemplo que no está cubierto por el alcance de las reivindicaciones, una dirección de apuntamiento se considera como observable respecto a la Tierra y al Sol cuando una zona apuntada por dicha dirección de apuntamiento está iluminada por el Sol y no está enmascarada por la Tierra y cuando el instrumento de observación dirigido según dicha dirección de apuntamiento no está deslumbrado por el Sol.

Según otra particularidad del ejemplo que no está cubierto por el alcance de las reivindicaciones, la banda autorizada en azimut se elige de anchura angular constante durante la ventana temporal y/o la banda autorizada en elevación se elige de anchura angular constante durante la ventana temporal.

Según otra particularidad del ejemplo que no está cubierto por el alcance de las reivindicaciones, el procedimiento de determinación de la ley de apuntamiento incluye, además:

- la determinación de la banda autorizada en azimut y de la banda autorizada en elevación

- una determinación, a partir de una primera lista de objetos espaciales asociados a sus parámetros orbitales, de una segunda lista de objetos espaciales que son observables, en la banda autorizada en azimut y la banda autorizada en elevación, desde dicho al menos un satélite en órbita terrestre durante la ventana temporal de observación de duración igual o superior a un período orbital, verificándose un criterio de observabilidad en función al menos de parámetros orbitales de los objetos espaciales de la primera lista y de los parámetros orbitales del al menos un satélite,

- una determinación de una distribución espaciotemporal de los objetos espaciales observables durante la ventana temporal de observación desde dicho al menos un satélite.

Otro objeto de la invención se refiere a un procedimiento de búsqueda de nuevos objetos espaciales por al menos un satélite en órbita terrestre, incluyendo dicho al menos un satélite un instrumento de observación, que incluye:

- una determinación de una ley de apuntamiento del instrumento de observación de dicho al menos un satélite, según un procedimiento de determinación de una ley de apuntamiento según la invención,

- un control, en función de la ley de apuntamiento, del apuntamiento del instrumento de observación y adquisición de imágenes por dicho instrumento de observación, sobre al menos un período orbital,

- una búsqueda de nuevos objetos espaciales en las imágenes adquiridas por el instrumento de observación.

Según otra particularidad de la invención, la ley de apuntamiento se actualiza al final de la primera ventana temporal de observación, para una nueva primera ventana temporal de observación.

Según otra particularidad de la invención, la primera lista de objetos espaciales se completa con objetos correspondientes a nuevos objetos espaciales detectados.

Otro objeto de la invención se refiere a un producto de programa de ordenador que incluye instrucciones que, cuando las ejecuta al menos un procesador, configuran dicho al menos un procesador para implementar el procedimiento de determinación de ley de apuntamiento según la invención.

Otro objeto de la invención se refiere a un dispositivo de cálculo de una ley de apuntamiento que incluye al menos un procesador y al menos una memoria, estando dicho al menos un procesador configurado para implementar el procedimiento de determinación de ley de apuntamiento según la invención.

Otro objeto de la invención se refiere a un sistema de vigilancia del espacio desde el espacio, que incluye:

- al menos un satélite en órbita terrestre, incluyendo dicho al menos un satélite un instrumento de observación, - un dispositivo de cálculo de una ley de apuntamiento según la invención.

Descripción de las figuras

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la siguiente descripción, dada a título de ejemplo en absoluto limitativo y hecha haciendo referencia a las figuras que representan:

- Figura 1: una representación esquemática de un satélite en órbita alrededor de la Tierra, para la vigilancia de objetos espaciales,

- Figura 2: un diagrama que ilustra las etapas principales de un ejemplo de realización de un procedimiento de determinación de ley de apuntamiento de un instrumento de observación de un satélite,

- Figura 3: una representación esquemática que ilustra variables tomadas en cuenta para evaluar una restricción de magnitud visual aparente,

- Figura 4: una representación esquemática que ilustra variables tomadas en cuenta para evaluar una restricción de enmascaramiento por la Tierra,

- Figura 5: una representación esquemática que ilustra variables tomadas en cuenta para evaluar una restricción de iluminación por el Sol,

- Figura 6: una representación esquemática que ilustra variables tomadas en cuenta para evaluar una restricción de ausencia de deslumbramiento,

- Figura 7: una representación esquemática de un ejemplo de marco de referencia de observación asociado a un satélite,

- Figura 8: una representación esquemática de un ejemplo de distribución espaciotemporal en un espacio discretizado en [azimut, elevación],

- Figura 9: una representación esquemática de un ejemplo de distribución espaciotemporal y de una ley de apuntamiento,

- Figura 10: un diagrama que ilustra las etapas principales de otro ejemplo de realización de un procedimiento de determinación de ley de apuntamiento de un instrumento de observación de un satélite, no estando este ejemplo cubierto por el alcance de las reivindicaciones,

- Figura 11: un ejemplo de procedimiento según la invención.

En estas figuras, referencias idénticas de una figura a otra designan elementos idénticos o análogos. Por razones de claridad, los elementos representados no están a escala, a menos que se indique lo contrario.

Además, el orden de las etapas indicado en estas figuras se da únicamente a título de ejemplo no limitativo de la presente divulgación que puede aplicarse con las mismas etapas ejecutadas en un orden diferente.

Descripción detallada de la invención

La Figura 1 representa esquemáticamente un satélite 20 en órbita alrededor de la Tierra 30. Preferentemente, el satélite 20 está colocado sobre una órbita itinerante, es decir, no geoestacionaria ("geostationary orbit" o GEO), por ejemplo, una órbita baja (LEO) o una órbita media ("medium earth orbit" o MEO). Sin embargo, nada excluye, en algunos casos, considerar una órbita geosincrónica ("geosynchronous orbit" u OSG), tal como una órbita GEO. La órbita del satélite 20 es preferentemente una órbita circular. Sin embargo, nada excluye, siguiendo otros ejemplos, considerar otros tipos de órbitas, en concreto, órbitas elípticas.

Tal como se ha indicado más arriba, el satélite 20 se implementa para vigilar el espacio y, en concreto, objetos espaciales 50 en órbita terrestre. Los objetos espaciales 50 a buscar corresponden, en el presente documento, principalmente, a objetos espaciales artificiales no controlados, tales como desechos espaciales. Con fines de claridad, la Figura 1 no muestra más que algunos objetos espaciales 50, pero varios cientos de miles de objetos espaciales orbitan alrededor de la Tierra 30.

El satélite 20 se implementa para vigilar objetos espaciales 50 en órbita terrestre. Cabe señalar que la órbita terrestre del satélite 20 y las órbitas terrestres de los objetos espaciales pueden presentar características diferentes. Por ejemplo, el satélite 20 puede implementarse para vigilar objetos espaciales 50 sobre órbitas terrestres de altitudes superiores a la altitud de la órbita terrestre de dicho satélite 20. Además, la Figura 1 no representa más que un solo satélite 20, pero la presente divulgación es aplicable, igualmente, a una pluralidad de satélites 20 de vigilancia del espacio.

El satélite 20 puede implementarse, en el presente documento, para vigilar objetos espaciales no referenciados (es decir, buscar nuevos objetos espaciales no conocidosa priori).Para ello, el satélite 20 incluye un instrumento de observación 21 adaptado para adquirir imágenes. El instrumento de observación 21 incluye, de manera conocida de por sí, medios de adquisición ópticos pasivos configurados para captar el flujo óptico recibido en un campo de visión de dicho instrumento de observación 21, alrededor de una línea de vista de dicho instrumento de observación 21. Los medios de adquisición ópticos pasivos incluyen, por ejemplo, al menos un detector lineal o matricial, sensible en una o varias bandas de longitudes de ondas comprendidas preferentemente en el campo de longitudes de ondas visibles y/o infrarrojo cercano (de 0,4 pm a 0,8 pm).

El instrumento de observación 21, por ejemplo, está dedicado a la vigilancia del espacio. En algunos casos, el instrumento de observación 21 puede implementarse, además, en el marco de una misión de observación de la Tierra 30.

La Figura 2 representa esquemáticamente las etapas principales de un procedimiento de determinación 70 de al menos una ley de apuntamiento del instrumento de observación 21 del satélite 20, para la vigilancia del espacio.

El procedimiento de determinación 70 se implementa, por ejemplo, por un dispositivo de cálculo (no representado en las figuras). El dispositivo de cálculo incluye, por ejemplo, uno o varios procesadores (CPU, DSP, FPGA, ASIC, etc.). En el caso de varios procesadores, estos pueden integrarse en un mismo equipo y/o integrarse en equipos materialmente distintos. El dispositivo de cálculo incluye, igualmente, una o varias memorias (disco duro magnético, memoria electrónica, disco óptico, etc.) en las que se memoriza, por ejemplo, un producto de programa de ordenador, en forma de un conjunto de instrucciones de código de programa a ejecutar por el o los procesadores para implementar las diferentes etapas del procedimiento de determinación 70 de ley de apuntamiento.

Una ley de apuntamiento corresponde a direcciones de apuntamiento sucesivas de dicho instrumento de observación 21 (es decir, sobre las que dicho instrumento de observación 21 debe alinear sucesivamente su línea de vista) sobre uno o varios períodos orbitales. En la continuación de la descripción, nos colocamos de manera no limitativa en el caso en que el satélite 20 se encuentra en órbita itinerante, de modo que el satélite 20 se desplaza con respecto a la Tierra 30 durante la ventana temporal. Cabe señalar que, una vez determinada la ley de apuntamiento, esta se puede repetir de manera periódica para controlar la línea de vista del instrumento de observación 21. La ley se calcula a partir de una distribución calculada sobre una ventana temporal de observación que se extiende, por ejemplo, sobre una o varias órbitas. De este modo, la ley puede determinarse sobre un período reducido, idéntico o extendido con respecto a la ventana temporal de observación. Por ejemplo, la ventana temporal de observación puede corresponder a un período orbital del satélite 20 y la ley de apuntamiento determinada puede prever una repetición de una secuencia de apuntamiento que se extiende sobre varios períodos orbitales. De manera general, la ventana temporal es de duración adaptada para permitir la adquisición, por el instrumento de observación 21, de varias imágenes durante al menos una órbita. Por ejemplo, la ley de apuntamiento se extiende sobre una duración igual o superior al período orbital del satélite 20.

El procedimiento de determinación 70 utiliza, por ejemplo, una primera lista de objetos espaciales 50 asociados a sus parámetros orbitales. Un objeto espacial corresponde, por ejemplo, a un objeto espacial referenciado (conocidoa priori).Un objeto espacial 50 puede corresponder, igualmente, a un objeto espacial generado por simulación, aplicando modelos de fragmentación a objetos espaciales referenciados (comprendido otros satélites en este caso). Los objetos espaciales referenciados son, por ejemplo, objetos espaciales procedentes del catálogo MASTER ("meteoroid and space debris terrestrial environment reference", "referencia de entorno terrestre de meteoroides y desechos espaciales"), que se divide en cuatro tipos de órbitas: LEO, MEO, GEO y otras (órbitas de fuertes excentricidades).

La primera lista de los objetos espaciales se establece, por ejemplo, en función de las necesidades de la misión de vigilancia del espacio. Por ejemplo, los objetos espaciales 50 de la primera lista pueden corresponder a objetos espaciales 50 colocados sobre órbitas terrestres específicas. Siguiendo otro ejemplo, los objetos espaciales 50 de la primera lista pueden corresponder a objetos espaciales 50 que son difícilmente observables desde la Tierra 30, etc.

Tal como se ilustra por la Figura 2, el procedimiento de determinación 70 incluye, por ejemplo, una etapa de determinación 71, de entre los objetos espaciales 50 de la primera lista, de los objetos espaciales 50 que son potencialmente observables desde un satélite 20 durante una ventana de observación de duración igual o superior a un período orbital del satélite. En la práctica, la ventana de observación se extiende, por ejemplo, sobre una o varias órbitas y la ley de observación se extiende, igualmente, sobre una o varias órbitas.

Los objetos espaciales 50 observables durante la ventana de observación se determinan, por ejemplo, en función al menos de parámetros orbitales de los objetos espaciales 50 de la primera lista y de parámetros orbitales del al menos un satélite 20. Los parámetros orbitales de los objetos espaciales 50 y del al menos un satélite 20 permiten, por ejemplo, determinar, en un mismo marco de referencia (por ejemplo, centrado sobre la Tierra 30), las posiciones de dichos objetos espaciales 50 y del al menos un satélite 20 para cualquier instante en el interior de la ventana de observación considerada, así como las posiciones de la Tierra 30 y del Sol (y, opcionalmente, la Luna) con respecto a los objetos espaciales 50 y al al menos un satélite 20.

Por consiguiente, los parámetros orbitales permiten determinar, en concreto, si un objeto espacial 50 verifica en un instante dado restricciones de observabilidad geométricas con respecto al satélite 20 considerado. Por ejemplo, un objeto espacial 50 es observable desde el satélite 20 si no está enmascarado por la Tierra 30, si está iluminado por el Sol y si la dirección de apuntamiento desde el satélite 20 no está deslumbrada por el Sol.

Los objetos espaciales 50 observables se determinan, por ejemplo, además, en función de información complementaria que permite calcular, por cada objeto espacial 50, una magnitud visual aparente de dicho objeto espacial 50. Por ejemplo, puede tratarse de un albedo y de una zona para cada objeto espacial 50. Cabe señalar que la magnitud visual aparente depende, igualmente, de una distancia entre el objeto espacial 50 y el satélite 20 y de un ángulo de fase con respecto al Sol que pueden determinarse a partir de los parámetros orbitales.

Alternativamente o como complemento, es posible, igualmente, tener en cuenta, por ejemplo, una velocidad angular relativa entre el objeto espacial 50 y el satélite 20, que puede determinarse a partir de los parámetros orbitales y que influye, igualmente, en la capacidad del instrumento de observación 21 para detectar el objeto espacial 50. No obstante, es la velocidad angular relativa aparente, es decir, la velocidad angular relativa entre el objeto espacial 50 y la línea de vista del instrumento de observación 21 (que, además, depende de una velocidad de rotación del satélite 20 sobre sí mismo y, por lo tanto,in fine,de la ley de apuntamiento que buscamos determinar), la que es más pertinente para evaluar la capacidad del instrumento de observación 21 para detectar el objeto espacial 50. Sin embargo, nada excluye, tener en cuenta la velocidad angular relativa durante la etapa de determinación 71 de la segunda lista, incluso di esto potencialmente conduce a considerar como no observable un objeto espacial 50 de velocidad angular relativa demasiado importante, mientras que este objeto espacial podría hacerse detectable por una velocidad de rotación del satélite 20 sobre sí mismo que conduciría a obtener una velocidad angular relativa aparente menos importante.

De manera general, la etapa de determinación 71 de la segunda lista tiene como propósito, por lo tanto, identificar los objetos espaciales 50 que potencialmente podrían observarse durante la ventana de observación. Siendo un objeto espacial 50 observable en un instante dado de la ventana de observación si, suponiendo que la línea de vista del instrumento de observación 21 apunta hacia dicho objeto espacial 50 con respecto al satélite 20 en este instante, se verifican restricciones de observabilidad. Las restricciones de observabilidad son, por ejemplo, geométricas y pueden comprender, igualmente, restricciones vinculadas a la magnitud visual aparente del objeto espacial 50 y/o a la velocidad angular relativa de dicho objeto espacial 50.

Si consideramos un númeroNsatde satélites 20 (pudiendoNsatser igual a 1), entonces, es posible describir el satélite 20 de índicek(1 <k < Nsat)por su vector de estadoXkcompuesto por los seis parámetros keplerianos (parámetros orbitales) habituales(ak, ek, ik, Wk, Qk, Mk )definido en una fechatk.Para cada instanteticonsiderado en la ventana de observación, las posicionesrk(ti)y velocidadesvk(ti)del satélite 20 de índice k se pueden propagar modelizando las leyes de la mecánica espacial (funciónpropagarmás abajo):

(rk(ti),vk(ti))=propagar (Xk ,t-tk)

Las posicionesrk(t)y velocidadesvk(ti)se expresan, por ejemplo, en un marco de referencia centrado sobre la Tierra 30, siendo la posiciónrk(ti)un vector que va del centro de la Tierra 30 hasta el satélite 20 de índice k. No hace falta decir que la elección de un marco de referencia particular para evaluar la observabilidad de los objetos espaciales 50 no es en absoluto limitativa de la presente divulgación.

De la misma manera, si consideramosNobjobjetos espaciales 50, entonces, es posible describir el objeto espacial 50 de índicel(1 <l < Nobj)por su vector de estadox icompuesto por los seis parámetros keplerianos (parámetros orbitales) habitualesx i=(a, ei, i i, Wi, Q i, Mi)definido en una fechati .Para cada instanteticonsiderado en una ventana temporal de observación, las posicionesr(t i)(vector) y velocidadesvi(ti)del objeto espacial 50 de índice i, en el marco de referencia considerado centrado sobre la Tierra 30, pueden propagarse modelizando las leyes de la mecánica espacial:

(r(ti),vi(ti))=propagar (xi,trti)

Igualmente, asociamos al objeto espacial 50 de índiceiun albedo pi y una superficieA i.

Designamos porrsoiel vector que da la posición del Sol 40 en el marco de referencia considerado centrado sobre la Tierra 30.

Tal como se ha indicado más arriba, en cada instantetien la ventana de observación, un objeto espacial 50 de índiceise considera como observable por un satélite 20 de índice k si respeta, por ejemplo, un conjuntoAde restricciones de observabilidadcj , A = {cj }.

Finalmente, es posible asociar para cada satélite 20 de índice k en cada instanteti,un conjuntoOk(ti)de objetos espaciales 50 observables, tal como:

expresión en la que la restricción de observabilidadc¡vale 1 si el objeto espacial 50 considerado es observable respecto a esta restricción, 0 en caso contrario. Tal conjuntoOk(ti)se puede determinar para cada instanteticonsiderado en la ventana de observación y para cada satélite 20.

Tal como se ha indicado más arriba, es posible considerar varios tipos de restricciones de observabilidad. Consideramos de manera no limitativa el caso en que el conjuntoAse basa, por ejemplo, en un conjunto de 4 restricciones:

A ={Cmagnitud, Cenmascaramiento, Cecíipse, Cángulo de protección}

A continuación, damos ejemplos no limitativos de modelos que pueden utilizarse para evaluar estas restricciones de observabilidad.

Restricción de magnitud visual aparente

La Figura 3 representa esquemáticamente el ángulo de fase entre el Sol 40, un objeto espacial 50 y un satélite 20. Designamos pordk,(ti) =|ri(t,) - rk(t,)| la distancia entre el objeto espacial 50 de índicely el satélite 20 de índicek enel instanteti.El ángulo de fase entre la dirección Sol-objeto espacial y la dirección satélite-objeto espacial se define por:

Okj (ti)=acosí rk(ti) -r l(ti) rSO[(^ i) r l(tQ)

\ k^,i (A)|rso¡(£¡)- r ¡(£¡)|/

Con un modelo de difusión esférica de Lambert:

Fesférico(O) = - 3<2>^((n-0)cos(0)+sen(0))

la magnitud visual aparenteMk,(t¡)se puede escribir, entonces:

Mk,l(ti)=C-2,5log10(AlpFesférico(Ok,l(ti))5log10(dk,l(ti))

expresión en la que C es la magnitud visual aparente del Sol, que vale como media -26,74 en la parte superior de la atmósfera ("Top of Atmosphere" o TOA en la literatura anglosajona) sobre Tierra.

La restricción de magnitud visual aparentecmagnitudse verifica, por ejemplo, si la magnitud visual aparente respeta un umbral de detección del instrumento de observación 21.

Tal como se ha indicado más arriba, es posible, igualmente, tener en cuenta la velocidad angular relativawk,(t)del objeto espacial 50 con respecto al satélite 20:

(rk(ti)- r i(ti))x(vk(ti)-vi(ti))

wk,l (ti) dk,l(ti)2

En tal caso, la restricción de magnitud visual aparentecmagnitudse verifica, por ejemplo, si el par(Mkj(ti), wr,(ti))respeta un umbral de detección del instrumento de observación 21. Típicamente, cuanto más elevada sea la magnitud visual aparente, más escasa debe ser la velocidad angular relativa para que el objeto espacial 50 pueda ser observado/detectado por el instrumento de observación 21 y de manera inversa).

Restricción de enmascaramiento por la Tierra

La Figura 4 representa esquemáticamente un objeto espacial 50, un satélite 20 y la Tierra 30 y algunas variables que permiten evaluar la restricción de enmascaramiento por la Tierra 30.

Designamos porak,(ti)el ángulo entre la dirección satélite-objeto espacial y la dirección satélite-Tierra:

ak,l (ti)=acos 'rk(ti)- r i(t¡) - rk(tj)\

, dk.lPó lrk(ti)l)

La distancia de la dirección satélite-objeto espacial al horizonte terrestre se puede calcular, entonces, como sigue:

¿horizonte^ )= |rk(t,)|sen(afk,l(ti))-(Rtierra)

expresión en la queRtierracorresponde al radio de la Tierra 30 (que puede englobar, igualmente, el espesor de la atmósfera).

La restricción de enmascaramiento por la TierraCenmascaramientopuede, entonces, considerarse como verificada sicos(ctk,(t¡)) <0 o si |rk(t,))|2 -(Rtierra dhorizontek,i(ti))2>dk,(t¡)2o también sidhorizontek,i(t¡)>0.

Restricción de iluminación (o de ausencia de eclipse)

La Figura 5 representa esquemáticamente un objeto espacial 50, un satélite 20, la Tierra 30 y el Sol 40 y algunas variables que permiten evaluar la restricción de iluminación por el Sol 40.

Designamos porpi(ti)el ángulo entre las direcciones del Sol y del objeto espacial 50 vistos desde la Tierra 30:

pi (ti)= acosVf1ÍJ55^ - ^ -t¡<)>\)

El ángulo máximo admisible, por debajo del que la Tierra 30 no oculta los rayos solares dirigidos hacia el objeto espacial 50, se calcula porp¡náx = ^acos( ^ ‘^ l ).

La restricción de iluminación (o de ausencia de eclipse)Ceciipsepuede, por lo tanto, considerarse como verificada si Pi(t,)< ftmá*

Restricción de ausencia de deslumbramiento

La Figura 6 representa esquemáticamente un objeto espacial 50, un satélite 20 y el Sol 40 y algunas variables que permiten evaluar la restricción de ausencia de deslumbramiento por el Sol 40.

Designamos poryk,(ti)el ángulo entre la dirección satélite-objeto espacial y la dirección satélite-Sol:

ol(tj) rk(tj) ri(ti)-rk(tj))

Yk,l(ti)=acos( rs

(\rsol(tt- r k(tt)\<l n ( t>¡<) - r>t<( t>¡<) |>)

Es posible predefinir un ángulo mínimoYmín,denominado ángulo de protección, por encima del que el instrumento de observación 21 no es deslumbrado por el Sol 40.

La restricción de ausencia de deslumbramientocánguio de protecciónpuede, por lo tanto, considerarse como verificada siYk,l(ti)> Ymín.

Cabe señalar que es posible, igualmente, de manera opcional, considerar tales ángulos de protección con respecto a otros astros, por ejemplo, la Tierra 30 y/o la Luna, lo que equivale a añadir otras restricciones de observabilidad geométricas.

Tal como se ilustra por la Figura 2, el procedimiento de determinación 70 incluye, además, una etapa de determinación 72, sobre la ventana temporal y en un marco de referencia satélite, denominado marco de referencia de observación, de una distribución espaciotemporal de los objetos espaciales 50 observables desde cada satélite 20.

La distribución espaciotemporal se determina a partir de un conjunto de objetos espaciales observables y, de este modo, es más pertinente para el descubrimiento de nuevos objetos espaciales. En efectos, las concentraciones de objetos espaciales conocidos y observables pueden influir en la ley de observación. Los objetos espaciales desconocidos repartidos en el espacio estána priorimuy dispersos y no podríamos permitirnos apuntar al azar en el espacio. Por lo demás, añadir una restricción de observabilidad permite explorar zonas, por ejemplo, en la vecindad de concentración de objetos espaciales, ya sean o no estas concentraciones observables. La primera lista de objetos espaciales puede, en efecto, proceder de una extracción de objetos espaciales conocidos que, a continuación, se aumenta, por ejemplo, de forma estadística o por simulación de colisiones físicas. Es decir, que el aumento estadístico o físico permite, por ejemplo, generar objetos espaciales potenciales de diferentes tamaños y con diferentes trayectorias. De este modo, objetos espaciales conocidos, incluso no observables o difícilmente observables por el satélite, en el transcurso de la ventana de observación, pueden tener una influencia sobre la ley de apuntamiento.

La distribución espaciotemporal describe, por ejemplo, para cada dirección de apuntamiento con respecto al satélite 20 (distribución "espacial") y cada instante (distribución "temporal") de la ventana temporal, una magnitud representativa de una densidad de probabilidad de los objetos espaciales potencialmente observables en esta dirección de apuntamiento desde dicho satélite 20 en este instante de la ventana temporal. La magnitud dada por la distribución espaciotemporal es, por ejemplo, una densidad propiamente hablando, es decir, un número de objetos espaciales 50 potencialmente observables (es decir, potencialmente observables) por unidad de ángulo sólido en la dirección de apuntamiento considerada o bien también un número total de objetos espaciales 50 observables en un ángulo sólido determinado (correspondiente, por ejemplo, al campo de visión del instrumento de observación 21) en el que se encuentra la dirección de apuntamiento considerada, etc.

El marco de referencia de observación asociado a un satélite 20 es, por ejemplo, un marco de referencia ortogonal centrado sobre el satélite 20, por ejemplo, centrado sobre un centro de masa de dicho satélite 20. No obstante, el marco de referencia de observación no está vinculado a una estructura de dicho satélite 20 (y, en concreto, es independiente de la línea de vista del instrumento de observación), de modo que ejes ortogonales que componen dicho marco de referencia de observación puedan variar durante el tiempo con respecto a la estructura de dicho satélite 20.

Más particularmente, el marco de referencia de observación asociado a un satélite 20 depende, por ejemplo, en cualquier instante de la dirección del Sol 40 y de la dirección de la Tierra 30 con respecto a este satélite 20. En efecto, tal como se ha indicado más arriba, el Sol 40 y la Tierra 30 son determinantes para la observabilidad de los objetos espaciales. Eligiendo un marco de referencia de observación en el que las direcciones del Sol 40 y de la Tierra 30 varían poco durante el tiempo en dicho marco de referencia de observación, nos aseguramos, entonces, de que las direcciones de los objetos espaciales 50 observables están concentradas en rangos de ángulos sólidos limitados.

Por ejemplo, dos de los tres ejes ortogonales del marco de referencia de observación están en cualquier instante dispuestos en un plano definido por una dirección satélite-Tierra (conocida, igualmente, con el nombre de dirección Nadir) y una dirección Sol-satélite.

La Figura 7 representa esquemáticamente un ejemplo no limitativo de un marco de referencia de observación que incluye:

- un eje Z orientado siguiendo la dirección satélite-Tierra,

- un eje X orientado siguiendo la proyección ortogonal de la dirección Sol-satélite en un plano ortogonal al eje Z, - un ejeYortogonal a los ejes X y Z.

Por consiguiente, con referencia a la Figura 7, el Sol 40 y la Tierra 30 (o, más particularmente, sus respectivos centros) se encuentran en cualquier instante en el planoXZ.La dirección del eje Z permite concentrar los objetos espaciales 50 observables alrededor del planoXYpor el hecho de la restricción de enmascaramiento por la Tierra 30. Siendo el eje X la proyección ortogonal de la dirección Sol-satélite en el planoXY,los objetos espaciales 50 observables se reparten alrededor del eje X por el hecho de las restricciones de ausencia de deslumbramiento y de magnitud visual aparente. Por consiguiente, la calibración del marco de referencia de observación con respecto a la Tierra 30 y al Sol 40 permite conservar direcciones medias de observación de alto valor añadido estacionarias durante la ventana de observación, en concreto, con respecto a la posición sobre órbita del satélite 20 y a la deriva de esta última.

En el marco de referencia centrado sobre la Tierra 30 considerado anteriormente, los ejes X,Yy Z de la Figura 7 se pueden expresar como sigue para el satélite 20 de índice k en el instantet:

=rk(t¡)

Zk(t)lr fc(t¡)|

Yk (ti)= Zk (t,)A(rSOl(tj)

\rSol(ti)\J

Xk(ti) =Yk(ti) AZk(ti)

expresiones en las que A corresponde al producto vectorial.

Podemos, entonces, definir una matriz de cambio de marco de referencia que permite pasar del marco de referencia centrado sobre la Tierra 30 al marco de referencia de observación, para cada satélite 20 de índice k y para cada instantet:

Mioc (ti,rk,rsoi)= [Xk (ti),Yk (ti), Zk(ti)]

Como continuación a la etapa de determinación 71 de la segunda lista de objetos espaciales observables, un conjuntoOkde objetos espaciales 50 observables está asociado a cada satélite 20 de índice k para cada instanteticonsiderado en la ventana de observación.

Para cada satélite 20 de índicek,el conjunto de las direccionesCk(ti)desde las que le es posible observar un objeto espacial 50 observable se definen, por lo tanto, por:

V ti, V i e 0k(ti) Ck(ti) = { ri ( ti)-rk ( ti ) } = { [xkj(ti),yk j(ti),zk,i ( ti ) ] }

Estos conjuntos de vectores que tienen todos como origen un satélite 20 de índice k, constituyen las direcciones de apuntamiento de alto valor añadido sobre las que puede ser interesante alinear la línea de vista del instrumento de observación 21 para maximizar las posibilidades de detección de nuevos objetos espaciales. Estos vectores pueden ser devueltos al marco de referencia de observación del satélite 20 de índice k por medio de las matrices de cambio de marco de referenciaMioc(ti,rk,rsoi):

Vti,Vi e0k (t) Clkoc (ti)={M ioc (ti, rk , rsoi) [xk, i (ti), yk j (ti), zk, i(ti)]}

Es ventajosamente más sencillo, en este tipo de marco de referencia, realizar cálculos para la ley de apuntamiento sobre conjuntos de alto valor añadido.

Son contemplables, por ejemplo, otros marcos de referencia de observación. En particular, por ejemplo, es posible utilizar un marco de referencia de observación cuyos dos de los tres ejes ortogonales están en cualquier instante dispuestos en un plano definido por una dirección satélite-Tierra y una dirección Sol-satélite.

Otro ejemplo no limitativo de posible marco de referencia de observación es, por ejemplo, tal que:

- el eje X está orientado siguiendo la dirección Sol-satélite,

- el eje Z está orientado siguiendo la proyección ortogonal de la dirección satélite-Tierra en un plano ortogonal al eje X,

- el ejeYes ortogonal a los ejes X y Z.

Por ejemplo, la distribución espaciotemporal se determina convirtiendo las direcciones de apuntamientoCk cen coordenadas polaresDlkoc,por ejemplo, en [azimut, elevación]. Designamos por[x 'k,( t i),y 'k,( t i),z 'k,( t i)]las coordenadasMicc(ti,rk,rsoi)[Xk,(t¡),yk,( t i),Zk,( t i)].Las direcciones de apuntamientoDlkocen coordenadas polares[azk,( t i),eik,( t i)]se obtienen, por ejemplo, como sigue:

Por convención, el ángulo de azimut escanea [-180°,180°] y el ángulo de elevación escanea [-90°, 90°].

Para cada satélite 20 de índiceky cada conjuntoDlkocasociado de direcciones de apuntamiento de objetos espaciales 50 observables, es posible, entonces, siguiendo un ejemplo no limitativo de implementación, calcular la distribución espaciotemporal en forma de un histograma discretizando las direcciones de apuntamiento [azimut, elevación]. La Figura 8 representa esquemáticamente un ejemplo de espacio discretizado en [azimut, elevación]. Asimismo, los instantestide la ventana de observación se pueden discretizar. Cada paso de cuadrícula del espacio discretizado es de dimensiones[Aaz,Ael],Estas dimensiones corresponden, por ejemplo, en algunos modos de implementación, a las dimensiones del campo de visión del instrumento de observación 21.

Estos histogramasHISTkse calculan, por ejemplo, como sigue:

V k , V ti, V m , V n HISTk(azm,ein, ti)= { le0k (ti)/azk,i(ti) e]azm,azm Aaz], elk,i (ti) e]eln , elnAel]}

Estos histogramasHISTkpermiten jerarquizar espacialmente las porciones de espacio que presentan el máximo de objetos espaciales 50 potencialmente observables durante el tiempo. Esto equivale a crear una carta propia para cada satélite 20 de índice k que conecta, en cada instantetiy par [azimut, elevación] del espacio discretizado en[Aaz, Ael],un número de objetos espaciales 50 observables. Si la ventana temporal de observación coincide con el inicio y el final de la ley de apuntamiento, entonces, el histogramaHISTkse puede utilizar directamente para calcular la ley de apuntamiento, en cada instante, en función de la distribución espaciotemporal.

Cuando la ventana de observación, que se extiende, por ejemplo, sobre varios períodos orbitales, sobre la que se determinan los objetos espaciales 50 observables, es de duración superior a la de la ventana temporal sobre la que buscamos determinar una ley de apuntamiento, por ejemplo, de un período orbital, es posible, por ejemplo, tener en cuenta cada período orbital de la ventana de observación, para combinarlos y devolverlos a un período orbital para el cálculo de la ley de apuntamiento. Por ejemplo, la ley de apuntamiento puede calcularse, igualmente, sobre una órbita y repetirse sobre varias órbitas.

Cuando la ventana de observación, que se extiende, por ejemplo, sobre un período orbital, sobre la que se determinan los objetos espaciales 50 observables, es de duración inferior a la de la ventana temporal sobre la que buscamos determinar una ley de apuntamiento, por ejemplo, de varios períodos orbitales, es posible, por ejemplo, influir selectivamente en la ley de apuntamiento favoreciendo los datos sobre la ventana de observación.

Con el fin de aprovechar todos los objetos espaciales 50 observables durante la ventana de observación, es posible, por ejemplo, conectar para cada satélite 20 de índice k definido por sus posiciones(rk,vk),el tiempotia la posición de dicho satélite sobre su órbita terrestrepk( ti) = f(rk,vk,ti)(por ejemplo, la verdadera anomalía del satélite sobre su órbita terrestre). Considerando posiciones sobre órbita discretizadas porApk,introducimos, igualmente, la siguiente función que devuelve la posiciónpk(ti)en el espacio discretizado:

fk (ti)=pk,p/pk (ti)e]pk,p,pk,p Apk]

Por lo tanto, es posible determinar todos los objetos espaciales 50 diferentes que son observables por el satélite 20 de índice k desde una misma posiciónpk,pde la órbita terrestre, por ejemplo, según la siguiente expresión:

Vk, Vm, Vn, Vp MAPk (azm , eln , pk,p)= U£¡{HISTk (azm , eln , ti)/fk (ti)=pk,p}

En este caso, la distribución espaciotemporal que agrupa todos los objetos espaciales 50 observables para todos los pasos, durante la ventana de observación, del satélite 20 de índice k por una misma posición sobre su órbita terrestre corresponde, por ejemplo, a:

HISTk (aZm , eln , ti)=MAPk (azm , eln, fk (ti))

Esta distribución espaciotemporal da el conjunto de los objetos espaciales 50 potencialmente observables para cada posición sobre órbita discreta según las direcciones de apuntamiento discretizadas en [azimut, elevación].

Cabe señalar que son posibles otras formas, por ejemplo, para la distribución espaciotemporal del satélite 20 de índice k. Por ejemplo, es posible considerar direcciones de apuntamiento continuas y no discretas. En tal caso, es posible considerar para cada dirección de apuntamiento de la distribución espaciotemporal, una magnitud representativa de una densidad de objetos espaciales 50 potencialmente observables (para uno o varios pasos por cada posición sobre órbita terrestre) en un ángulo sólido alrededor de cada dirección de apuntamiento, por ejemplo, un ángulo sólido correspondiente al campo de visión del instrumento de observación 21.

Tal como se ilustra por la Figura 2, el procedimiento de determinación 70 incluye, por ejemplo, a continuación, una etapa de determinación 73 de una ley de apuntamiento del instrumento de observación 21 del satélite 20 de índice k, sobre la ventana temporal y en el marco de referencia de observación, en función de la distribución espaciotemporal de los objetos espaciales 50 observables desde dicho satélite.

La distribución espaciotemporal de cada satélite 20 define para este satélite 20, durante el tiempo, las direcciones de apuntamiento de fuerte valor añadido. Tal como se ha indicado anteriormente, las zonas densas de la distribución espaciotemporal pueden considerarse, por ejemplo, como zonas en las que la probabilidad de detectar nuevos objetos espaciales es más elevada. Esto se deriva, en concreto, del hecho de que numerosos nuevos objetos espaciales provienen de la fragmentación de objetos espaciales, pero son, por ejemplo, demasiado pequeños para ser referenciados. Además, si algunos objetos espaciales 50 son objetos espaciales deducidos de objetos espaciales referenciados por simulación de la fragmentación de estos, entonces, estos objetos espaciales 50 de la segunda lista, corresponden a nuevos objetos espaciales potencialmente observables, que podemos buscar detectar.

La ley de apuntamiento está optimizada, por ejemplo, para satisfacer un criterio de detección de nuevos objetos espaciales 50 observables. En efecto, podemos distinguir objetos conocidos y referenciados que serán, por ejemplo, idénticos a los objetos extraídos de un catálogo de referencia, de los nuevos objetos espaciales potencialmente detectados. Los nuevos objetos espaciales de una primera lista aumentada, estadística o físicamente, están marcados en memoria, por ejemplo, por una etiqueta específica.

El cálculo de la ley de observación puede apoyarse, por ejemplo, en los repartos de objetos espaciales conocidos y en objetos espaciales simulados. De este modo, una parte de los cálculos se basan ventajosamente en datos conocidos, lo que potencialmente evita una demasiado gran deriva de los cálculos.

Se pueden utilizar diferentes criterios de detección (designados, igualmente, como funciones de coste en un contexto de optimización). Por ejemplo, si el objetivo sobre la ventana temporal es vigilar uno o varios nuevos objetos espaciales 50, la ley de apuntamiento determinada es la ley de apuntamiento candidata que permite observar el mayor número de veces un número determinado de nuevos objetos espaciales sobre la ventana temporal. Si el objetivo sobre la ventana temporal es aumentar la probabilidad de detectar un máximo de nuevos objetos espaciales, la ley de apuntamiento determinada es, por ejemplo, la ley de apuntamiento candidata que permite observar, de acuerdo con la distribución espaciotemporal, el mayor número de nuevos objetos espaciales diferentes al menos una vez sobre la ventana temporal. El criterio de detección puede, igualmente, en algunos casos, incluir una restricción de revisita, por ejemplo, maximizando el número de nuevos objetos espaciales diferentes detectados un número determinado de veces. En efecto, revisitas permitirán la obtención de información suplementaria, a partir de las fotografías realizadas, para determinar completamente los parámetros orbitales del nuevo objeto espacial. No obstante, información parcial también se puede combinar con otras fuentes de información, como, por ejemplo, otros satélites de observación desde el espacio.

La estimación del número de nuevos objetos espaciales 50 que pueden detectarse por medio de una ley de apuntamiento se efectúa aplicando la ley de apuntamiento a la distribución espaciotemporal asociada al satélite 20 considerado. Tal evaluación tiene en cuenta, por ejemplo, el campo de visión del instrumento de observación 21 (eventualmente ya tenido en cuenta en la distribución espaciotemporal) para determinar el número de nuevos objetos espaciales 50 observables que se encuentran en el campo de visión cuando la línea de vista está alineada con una dirección de apuntamiento dada.

La dinámica de la ley de apuntamiento se puede tener en cuenta, igualmente, por ejemplo, para evaluar la velocidad angular relativa aparente de cada objeto espacial 50 observable con respecto al instrumento de observación 21.

De este modo, un objeto espacial 50 se considera, por ejemplo, como detectado cuando se verifica un criterio determinado de detectabilidad, que comprende, en concreto, el hecho de que el objeto espacial 50 se encuentra en el campo de visión del instrumento de observación 21 y eventualmente la velocidad angular relativa aparente (eventualmente de manera conjunta con la magnitud visual aparente).

La optimización de la ley de apuntamiento puede tener en cuenta, igualmente, por ejemplo, el carácter factible de cada ley de apuntamiento considerada. En efecto, la ley de puntuación debe ser operativamente viable, en concreto, en términos de capacidad de velocidad de rotación de la línea de vista del instrumento de observación 21 (el tiempo para pasar de una dirección de apuntamiento a otra está restringido por la agilidad del satélite 20 y/o de un mecanismo de apuntamiento del instrumento de observación 21) y de evitación de cuerpos celestes susceptibles de deslumbrar al instrumento de observación 21 durante el paso de una dirección de apuntamiento a otra. Por lo tanto, tener en cuenta restricciones sobre la ley de apuntamiento en el proceso de optimización asegura ventajosamente su carácter factible.

Se puede implementar, por ejemplo, un método de optimización para determinar una ley de apuntamiento que verifica el criterio de detección de nuevos objetos espaciales 50. La elección de un tipo particular de método de optimización puede ser objeto, por ejemplo, de evaluaciones, luego, de una selección del tipo de optimización. Por ejemplo, la determinación de la ley de apuntamiento puede implementar un método de optimización automática continua o discreta, que se apoya, por ejemplo, en algoritmos genéticos, evolutivos, de programación dinámica, etc. La gran dimensión del espacio de optimización puede hacer la utilización de métodos exactos complejos de evaluar en un tiempo razonable. Llegado el caso, puede ser ventajoso implementar, entonces, algoritmos exploratorios (por ejemplo, por descenso de gradiente), que permiten converger hacia óptimos locales de manera eficiente.

Independientemente del método de optimización utilizado, la determinación de la ley de apuntamiento puede, por ejemplo, considerar una pluralidad de leyes de apuntamiento candidatas. Para cada ley de apuntamiento candidata, los objetos espaciales 50 potencialmente observables se estiman, entonces, por medio de la distribución espaciotemporal. La ley de apuntamiento seleccionada es, por ejemplo, una de las leyes de apuntamiento candidatas evaluadas que verifica el criterio de detección considerado.

Con el fin de reducir la complejidad de la optimización de la ley de apuntamiento de cada satélite 20, es posible, por ejemplo, reducir los grados de libertad durante la parametrización de un tipo de ley de apuntamiento. Las leyes de apuntamiento candidatas se definen, por ejemplo, por al menos una ley de apuntamiento parametrizable determinada y corresponden a respectivos diferentes valores candidatos de parámetros de la al menos una ley de apuntamiento parametrizable. Por ejemplo, la al menos una ley de apuntamiento parametrizable incluye una de entre:

- una ley sinusoidal, en cuyo caso los parámetros corresponden, por ejemplo, a una amplitud y/o una fase y/o una pulsación,

- una ley armónica, en cuyo caso los parámetros corresponden, por ejemplo, a amplitudes y/o fases y/o pulsaciones, - una ley polinomial, por ejemplo, de orden predeterminado o parametrizable (acotado, llegado el caso), correspondiendo los parámetros, por ejemplo, a los diferentes coeficientes del polinomio,

- una ley continua y diferenciable hasta un cierto orden por trozos, por ejemplo, una ley basada en un spline (por ejemplo, B-splines), en cuyo caso los parámetros corresponden, por ejemplo, al orden del spline, en las fechas consecutivas que permiten posicionar los nodos de los splines, en los valores de los coeficientes de los splines, etc.

La ley de apuntamiento incluye, por ejemplo, dos leyes de apuntamiento aplicadas a diferentes dimensiones, por ejemplo, una ley de apuntamiento en azimut y una ley de apuntamiento en elevación. La ley de apuntamiento puede incluir, igualmente, por ejemplo, un control de una orientación del instrumento de observación 21 en guiñada alrededor de cada dirección de apuntamiento de dicho instrumento de observación 21.

Por ejemplo, el hecho de acotar la ley de apuntamiento eligiendo un tipo de ley de apuntamiento parametrizable, pero acotada, por ejemplo, en 3 armónicos, permite ventajosamente efectuar un apuntamiento menos influenciado con respecto a la distribución espaciotemporal. En efecto, el cálculo de la ley de apuntamiento puede, por ejemplo, apoyarse en objetos espaciales conocidos aumentados por objetos espaciales simulados, estadística o físicamente. De este modo, la utilización de una ley de apuntamiento acotada permite ventajosamente reducir la influencia de la distribución espaciotemporal tanto por el hecho de que no buscamos objetos espaciales conocidos como por el hecho de que los objetos espaciales que vienen a aumentar la lista son objetos espaciales probables.

Describimos, en este momento, un ejemplo no limitativo de optimización en el caso en que la ley de apuntamiento está constituida por una ley armónica en azimut y por una ley armónica en elevación. La pulsación para cada ley de

apuntamiento en azimut y en elevación se considera como proporcional a la pulsación orbitalo>k= donde

akes el semieje grande de la órbita terrestre del satélite 20 de índicekyfierraes el parámetro gravitacional estándar de la Tierra 30. La ley de apuntamiento parametrizable se define, por ejemplo, en azimut y en elevación por:

Cada armónico de ángulo de apuntamiento se caracteriza por un conjunto de tres parámetros que definen su amplitud, su pulsación y su fase. Para un número impuesto de H armónicos, la ley de apuntamiento posee, por lo tanto, 6H grados de libertad que definen el vector de estado x a optimizar. La ley de apuntamiento resultante permite proponer una estrategia de escaneo del espacio periódica y genérica. La agilidad del satélite 20 determinará los pares amplitudes/frecuencias máximos admisibles.

Para cada satélite 20 de índice k, la función de coste (criterio de detección) tiene como propósito, por ejemplo, maximizar el número de nuevos objetos espaciales 50 diferentes detectados al menos una vez:

KPlk(x) =máxx (card{U aZk,elk_t {HIST'k(azk, elk, t )))')

Cabe señalar que la función de coste de más arriba corresponde a un criterio de detección local en cada satélite 20 de índice k. En el caso en que el sistema de vigilancia incluye varios satélites 20, es posible optimizar por separado la ley de apuntamiento de cada satélite 20 según un criterio de detección local. Por ejemplo, las leyes de apuntamiento de todos los satélites 20 se optimizan de manera conjunta, según un criterio de detección global. Por ejemplo, considerandoNsatsatélites, el criterio de detección global que tiene como propósito maximizar el número de nuevos objetos espaciales 50 diferentes detectados al menos una vez, se puede expresar como sigue:

KPl (xN^) =máxXNsat(Card(Uk(UaZkjelk t (H!ST'k(azk, elk, t) ) ) ) )

Con el fin de explorar un amplio panel de leyes de puntuación candidatas, es posible utilizar un algoritmo de optimización evolutiva cuyos principales hiperparámetros específicos pueden ser, por ejemplo:

- una restricción de velocidad de rotación máxima de los satélites 20 y/o de mecanismos de apuntamiento de los instrumentos de observación 21,

- un número de armónicos máximo por ángulo de apuntamiento (azimut, elevación).

La Figura 9 representa esquemáticamente un ejemplo de distribución espaciotemporal en azimut y en elevación obtenida para un satélite 20 en órbita terrestre heliosincrónica ("sun-synchronous orbit" o SSO), 6 h-18 h a 500 kilómetros de altitud. La Figura 9 muestra, igualmente, las leyes de apuntamiento en azimut y en elevación obtenidas en el marco de referencia de observación aplicando un algoritmo evolutivo, con, por ejemplo, dos armónicos por ángulo azimut y elevación permitidos (es decir,H= 2) y una velocidad de rotación máxima de 1°/s. La distribución espaciotemporal y la ley de apuntamiento se determinan sobre una ventana temporal correspondiente a un período orbital y se dan en la Figura 9 en función de las posiciones sucesivas del satélite 20 en su órbita terrestre durante el período orbital (de 0° a 360°). En la Figura 9, un gris oscuro representa una escasa densidad de objetos espaciales 50 observables, mientras que un gris claro representa una fuerte densidad de objetos espaciales 50 observables. La Figura 9 representa, igualmente, la dirección antisolar, es decir, la dirección opuesta al Sol.

Como se constata esto en la Figura 9, por construcción del marco de referencia de observación, los objetos espaciales 50 observables están, en este ejemplo, concentrados en azimut entre aproximadamente -100° y aproximadamente 100° y concentrados alrededor de una elevación cercana a 0°. El algoritmo evolutivo propone, en el presente documento, una ley de apuntamiento que ofrece un máximo de escaneo en azimut con una amplitud cercana a 90° y un armónico de rango 9 acoplado a un escaneo en elevación de frecuencia más baja (rango 6) y de escasa amplitud, con el fin de permanecer concentrado en las zonas de fuertes densidades.

La Figura 10 representa esquemáticamente las etapas principales de otro ejemplo de realización de un procedimiento de determinación 80 de ley de apuntamiento del instrumento de observación 21 de un satélite 20, no estando este ejemplo cubierto por el alcance de las reivindicaciones.

El procedimiento de determinación 80 de la ley de apuntamiento de la Figura 10 se apoya, por ejemplo, en un marco de referencia de observación, tal como se ha descrito anteriormente y todo lo que se ha descrito anteriormente acerca del marco de referencia de observación es aplicable, por ejemplo, para este procedimiento de determinación 80 de una ley de apuntamiento. El procedimiento de determinación 80 de la ley de apuntamiento de la Figura 10 se implementa, por ejemplo, por un dispositivo de cálculo, tal como se ha descrito anteriormente.

Tal como se ilustra por la Figura 10, el procedimiento de determinación 80 de ley de apuntamiento incluye:

- una etapa de determinación 81 de una primera banda excluida en azimut y de una segunda banda excluida en azimut que determinan entre sí una banda autorizada en azimut que corresponde a un rango angular función del tiempo que incluye únicamente direcciones de apuntamiento en azimut que, durante la ventana temporal, son observables respecto a la Tierra 30 y al Sol 40,

- una etapa de determinación 82 de una primera banda excluida en elevación y de una segunda banda excluida en elevación que determinan entre sí una banda autorizada en elevación que corresponde a un rango angular función del tiempo que incluye únicamente direcciones de apuntamiento en elevación que, durante la ventana temporal, son observables respecto a la Tierra 30 y al Sol 40.

En efecto, por el hecho de las restricciones de observabilidad geométricas respecto a la Tierra 30 y al Sol 40 y del marco de referencia de observación considerado, las zonas no observables del espacio se van a encontrar concentradas, al igual que las zonas observables del espacio. Esto es visible, por ejemplo, en la Figura 9. En efecto, la distribución espaciotemporal lo muestra claramente, en azimut como en elevación, una banda superior y una banda inferior de color negro que corresponden a zonas en las que no hay objetos espaciales 50 observables. En la práctica, estas bandas superiores e inferiores de color negro corresponden a zonas en las que no es posible observar objetos espaciales 50, por el hecho de las restricciones de observabilidad geométricas. Por consiguiente, estas bandas superiores e inferiores se pueden determinar sin tener que determinar previamente objetos espaciales 50 observables y distribuciones espaciotemporales de objetos espaciales 50 observables (es decir, sin ejecutar las etapas 71 y 72 del procedimiento de determinación 70 de la Figura 2). Estas bandas superiores e inferiores corresponden a las primeras y segundas bandas excluidas en azimut y en elevación. Las zonas que se encuentran entre estas primeras y segundas bandas excluidas corresponden, por ejemplo, a las bandas autorizadas en azimut y en elevación, que corresponden a las zonas observables del espacio durante el tiempo, que son, en el presente documento, continuas en el espacio y en el tiempo gracias a la utilización de un marco de referencia de observación centrado sobre el satélite cuyos ejes están posicionados en función de las posiciones del Sol y de la Tierra.

Cabe señalar que es posible, por ejemplo, determinar bandas autorizadas de anchura angular variable durante el tiempo, por ejemplo, excluyendo para las primeras y segundas bandas excluidas únicamente las direcciones de apuntamiento que no verifican las restricciones de observabilidad geométricas. Es posible, igualmente, siguiendo otros ejemplos, determinar bandas autorizadas de anchura angular constante durante el tiempo, por ejemplo, determinando una banda de anchura máxima constante entre las primera y segunda bandas excluidas, en azimut y en elevación.

Tal como se ilustra por la Figura 10, el procedimiento de determinación 80 incluye, entonces, una etapa de determinación 83 de una ley de apuntamiento en azimut que incluye únicamente direcciones de apuntamiento en azimut en el interior de la banda autorizada en azimut y de una ley de apuntamiento en elevación que incluye únicamente direcciones de apuntamiento en elevación en el interior de la banda autorizada en elevación.

Por el hecho de que las zonas observables se presentan en forma de bandas autorizadas (rangos angulares durante el tiempo), resulta fácil determinar una ley de apuntamiento que permite escanear cada banda autorizada, por ejemplo, sin tener que efectuar optimización, como anteriormente. Por ejemplo, podemos limitar, igualmente, la primera lista de objetos espaciales con la ayuda de estas bandas de exclusión para llegar a la segunda lista de objetos espaciales. La segunda lista de objetos espaciales se utilizará, a continuación, por ejemplo, para calcular una distribución espaciotemporal, luego, la ley de apuntamiento.

Tal como se ha indicado más arriba, las bandas autorizadas en azimut y en elevación se pueden determinar sin tener que determinar previamente objetos espaciales 50 observables y distribuciones espaciotemporales de objetos espaciales 50 observables en función de sus parámetros orbitales. No obstante, nada excluye, siguiendo otros ejemplos, determinar, como anteriormente, una distribución espaciotemporal y determinar las bandas autorizadas en azimut y en elevación en función de esta distribución espaciotemporal. En tal caso, es posible, por ejemplo, excluir de las bandas autorizadas las direcciones de apuntamiento que, aunque verifican las restricciones de observabilidad geométricas, corresponden a zonas poco densas de acuerdo con la distribución espaciotemporal. De este modo, la anchura angular de cada banda autorizada puede variar durante el tiempo en función de las posiciones de las zonas densas de la distribución espaciotemporal.

Una vez que se ha determinado una ley de apuntamiento para un satélite 20, dicha ley de apuntamiento puede ser aplicada por el satélite 20 durante una ventana temporal (y eventualmente repetirse periódicamente) para buscar nuevos objetos espaciales 50. El apuntamiento del instrumento de observación 21 del satélite 20 se controla, entonces, en función de la ley de apuntamiento, alineando la línea de vista de dicho instrumento de observación 21 con las direcciones de apuntamiento de la ley de apuntamiento. Por ejemplo, la ley de apuntamiento, determinada en el marco de referencia de observación, se convierte en otro marco de referencia satélite más propicio para el control de la línea de vista del instrumento de observación 21, por ejemplo, un marco de referencia satélite vinculado a la estructura del satélite 20. Esta conversión se realiza, por ejemplo, en tierra y la ley de apuntamiento convertida se transmite al satélite 20 por una estación de tierra (no representada en las figuras). De este modo, el instrumento de observación 21 adquiere sucesivamente varias imágenes simultáneamente con el control de su apuntamiento en función de la ley de apuntamiento. Todo o parte de la pluralidad de imágenes puede corresponder a un vídeo. La pluralidad de imágenes, de este modo, adquiridas se procesa, a continuación, para buscar nuevos objetos espaciales 50. Este procesamiento de la pluralidad de imágenes se efectúa, por ejemplo, en tierra, después de que dicha pluralidad de imágenes ha sido transmitida por el satélite 20 a una estación de tierra.

La Figura 11 representa un ejemplo de procedimiento basado en una ley de apuntamiento según la invención. Por ejemplo, se proporcionan datos como entrada 101 en forma de objetos espaciales conocidos asociados a sus parámetros orbitales.

Las listas de objetos espaciales se presentan, por ejemplo, en forma de bases de datos.

Una siguiente etapa 102 consiste, por ejemplo, en una extracción parcial a partir de estos datos de entrada. La extracción puede basarse, por ejemplo, en los parámetros keplerianos de interés u otros parámetros, como la masa o el tamaño, que sirven como filtros durante una selección. La extracción también puede comprender la utilización de una variable aleatoria para reducir de forma aleatoria una base de datos de objetos espaciales referenciados.

Por ejemplo, se realiza un cálculo de distribución 103 sobre la base de datos filtrada. Esta base de datos sirve, por ejemplo, como base de datos operativa.

Alternativamente, realizamos, igualmente, un aumento 104 de la base de datos. Este aumento es, por ejemplo, el resultado de una simulación de colisión física entre dos objetos espaciales conocidos que genera, entonces, datos representativos de los desechos espaciales procedentes de esta colisión. Este aumento también puede de forma alternativa o de forma complementaria, ser el resultado de estadísticas a partir de los objetos espaciales conocidos, que utilizan, por ejemplo, una tirada denominada "Monte Carlo".

A continuación, se memoriza la base de datos aumentada 105, que servirá como base de datos operativa para el cálculo de la ley de apuntamiento.

A partir de la base de datos operativa, realizamos, a continuación, una extracción de una distribución de objetos 107 utilizando criterios de selección. La distribución se presenta, por ejemplo, en forma de una carta de las densidades. Podemos, igualmente, por ejemplo, obtener una función de distribución aprovechando una estimación por núcleo designada, igualmente, en inglés como "kernel density estimation" o KDE.

Esta distribución permite, a continuación, calcular la ley de apuntamiento 108. La ley de apuntamiento procede, por ejemplo, de una función determinada que respeta restricciones, tales como el deslumbramiento, el enmascaramiento o las velocidades angulares. La iluminación combinada con el tamaño de los objetos espaciales, incluso combinada con su velocidad, también es un criterio que se puede tener en cuenta. La elección de la función y de sus grados de parametrización se tienen en cuenta, por ejemplo, para la elaboración de la ley de apuntamiento. Utilizamos, igualmente, por ejemplo, una función de coste para parametrizar la ley de apuntamiento. La función de coste permite, por ejemplo, evaluar el rendimiento de una parametrización candidata o de una ley candidata, a lo largo de la ruta correspondiente a la dirección de apuntamiento, por ejemplo, utilizando la distancia de Mahalanobis integrada en la ruta para optimizar un apuntamiento hacia zonas potencialmente de fuerte densidad o vecinas.

La ley de apuntamiento puede programarse, a continuación, en tierra y transmitirse a bordo de la nave espacial de observación 109 para ejecutarse ahí.

La ley se basa en objetos espaciales conocidos y es fácil apartarlos durante la búsqueda de nuevos objetos espaciales. Por lo demás, un telescopio realiza, por ejemplo, una captura de imagen que incluye un fondo estrellado, permitiendo este fondo estrellado un aprovechamiento y un reposicionamiento especialmente precisos de las trazas de nuevos objetos potencialmente capturadas. La obtención de varios parámetros orbitales 110 procedentes de la observación de estos nuevos objetos, por ejemplo, revisitados, permitirá catalogar estos nuevos objetos espaciales.

La ley se vuelve a actualizar, por ejemplo, regularmente en función de los catálogos de objetos actualizados y para tener en cuenta la trayectoria actualizada del satélite de observación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de determinación (70) de al menos una ley de apuntamiento de un instrumento de observación (21) de al menos un satélite (20) en órbita terrestre para una detección de nuevos objetos espaciales en órbita terrestre, incluyendo dicha ley de apuntamiento direcciones de apuntamiento sucesivas de dicho instrumento de observación para la adquisición de una pluralidad de imágenes, sobre una ventana temporal limitada, igual o extendida con respecto a una ventana temporal de observación, incluyendo dicho procedimiento de determinación:

- una determinación (71), a partir de una primera lista de objetos espaciales asociados a sus parámetros orbitales, de una segunda lista de objetos espaciales que son observables desde dicho al menos un satélite sobre dicha ventana temporal de observación, verificándose un criterio de observabilidad en función al menos de los parámetros orbitales de los objetos espaciales de la primera lista y de parámetros orbitales del al menos un satélite, - una determinación (72) de una distribución espaciotemporal de dichos objetos espaciales observables sobre la ventana temporal de observación, presentándose la distribución espaciotemporal en forma de una cartografía de densidades espaciotemporales y que describe, para cada dirección de apuntamiento con respecto al satélite y en cada instante de la ventana temporal de observación, una magnitud representativa de una densidad de probabilidad de los objetos espaciales potencialmente observables en dicha dirección de apuntamiento desde dicho satélite en dicho instante de la ventana temporal de observación,

- una determinación (73) de la ley de apuntamiento del instrumento de observación, que incluye direcciones de apuntamiento sucesivas de dicho instrumento de observación para la adquisición de dicha pluralidad de imágenes, sobre dicha ventana temporal limitada, igual o extendida con respecto a dicha ventana temporal de observación, en función de dicha distribución espaciotemporal.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha ley de apuntamiento incluye direcciones de apuntamiento sucesivas de dicho instrumento de observación que se extienden sobre al menos un período orbital de dicho satélite y en el que dicha ventana temporal de observación se extiende sobre una duración igual o superior a un período orbital.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera lista de objetos espaciales asociados a sus parámetros orbitales se obtiene a partir de una extracción en un catálogo de objetos espaciales conocidos, aumentándose, a continuación, esta extracción por al menos una predicción estadística de nuevos objetos espaciales a partir de objetos espaciales conocidos o por al menos una simulación de colisión física entre dos objetos espaciales conocidos.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que la determinación de dicha ley de apuntamiento se realiza utilizando una función de coste relativa a los objetos espaciales potencialmente observados, excluyendo los objetos espaciales conocidos revisitados y bajo restricción de una ley matemática de escaneo acotada y parametrizable.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 y 4, en el que la ley de apuntamiento se selecciona de entre una pluralidad de leyes de apuntamiento candidatas, por una evaluación de cada ley de apuntamiento candidata que incluye una estimación, en función de la distribución espaciotemporal, de los objetos espaciales desconocidos potencialmente detectados sobre dicha ventana temporal de observación aplicando dicha ley de apuntamiento candidata, siendo la ley de apuntamiento candidata seleccionada aquella para la que se verifica un criterio de detección de nuevos objetos espaciales.

6. Procedimiento de determinación (70) según la reivindicación 5, en el que el criterio se verifica cuando se maximiza el número de nuevos objetos espaciales diferentes detectados al menos una vez.

7. Procedimiento de determinación (70) según la reivindicación 5, en el que el criterio se verifica cuando se maximiza el número de nuevos objetos espaciales diferentes revisitados un número determinado de veces.

8. Procedimiento (70) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la distribución espaciotemporal se realiza en un marco de referencia satélite determinado, denominado marco de referencia de observación, variando el marco de referencia de observación durante el tiempo en función de una dirección del Sol y de una dirección de la Tierra con respecto a dicho satélite, determinándose dicha ley de apuntamiento, igualmente, en el marco de referencia de observación.

9. Procedimiento de búsqueda de nuevos objetos espaciales por al menos un satélite en órbita terrestre, incluyendo dicho al menos un satélite un instrumento de observación, que incluye:

- una determinación de una ley de apuntamiento del instrumento de observación de dicho al menos un satélite, según un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

- un control, en función de la ley de apuntamiento, del apuntamiento del instrumento de observación y adquisición de imágenes por dicho instrumento de observación sobre al menos un período orbital,

10. Procedimiento de búsqueda según la reivindicación 9, en el que la ley de apuntamiento se actualiza al final de la primera ventana temporal de observación, para una nueva primera ventana temporal de observación.

11. Procedimiento de búsqueda de objetos espaciales según la reivindicación 9 o 10, en el que la primera lista de objetos espaciales se completa con objetos correspondientes a nuevos objetos espaciales detectados (110).

12. Producto de programa de ordenador que incluye instrucciones que, cuando las ejecuta al menos un procesador, configuran dicho al menos un procesador para implementar un procedimiento de determinación (70) de ley de apuntamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

13. Dispositivo de cálculo que incluye al menos un procesador y al menos una memoria, estando dicho al menos un procesador configurado para implementar un procedimiento de determinación (70) de la ley de apuntamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

14. Sistema de vigilancia del espacio desde el espacio, que incluye:

- al menos un satélite (20) en órbita terrestre, incluyendo dicho al menos un satélite un instrumento de observación (21),

- un dispositivo de cálculo según la reivindicación 13.