在天空中为竞争需求制定飞行计划

商业空间行业正在增长 - 快速。专家预测，未来几年的商业空间推出会急剧上升，并且在全国范围内弹出了太空港口，以适应预计的需求。

同时，商业企业正在向国家空域系统（NAS）及其以外的空间引入不断扩大的太空车辆。这些车辆将在常规飞机进行旅行的时间内从大陆赶到大陆。他们将带私人公民游览太空。此外，新的太空发射系统将将成千上万颗卫星的星座发送到轨道上。这些卫星以及在NAS上方运行的高空气球，将提供诸如Internet访问和地球观察和监视之类的服务。

这些创新为民众和美国经济带来了重大利益，因此联邦政府希望支持新兴的商业空间行业。但这不能孤立地完成。

当私人公司（或NASA）将火箭发射到太空时，出于安全原因，必须关闭发射场和发射轨迹的空域。这迫使航空公司，军方以及一般和商业航空运营商更改其飞行计划。那既要花费时间和金钱。重新进入操作提出了类似的挑战。

这场新的空域竞争还对美国军方也有其他影响，这必须优先考虑并紧急进入该国空域出于国防目的。

这是一个可以在其中运营的复杂舞台，随着商业空间运营的扩大，它将变得更加具有挑战性。我们的国家需要一条前进的方向来更好地整合政府和商业实体的利益和活动，维持我们的强大军事防御，保护空域现有用户的财务利益，并支持商业空间行业的发展。

Miter正在领导指控。

创建一个框架来管理空域和空间的未来

除了政府对太空的兴趣外，商业空间行业还需要保护。目前，一家耗资3400亿美元的行业雇用了200,000多名员工，到2050年，预计将有一些预测将成为2.7万亿美元的商业。

监管和运营变革的速度必须与技术进步的速度相匹配，或者我们国家冒着失去公司和就业机会到海外市场的风险。

为了使事情进一步复杂化，没有一个实体负责管理商业空间操作。NASA，联邦航空管理局（FAA），国防部（国防部），商务部，国家海洋与大气管理局，联邦通信委员会和其他联邦实体都具有角色，行业利益相关者也扮演着角色他们自己。

作为七个运营商联邦资助的研发中心，Miter对许多这些机构的任务及其服务的社区有深刻的了解。现在，我们正在运用这些知识来应对商业空间行业的增长所提出的跨机构挑战。

“ Miter与国防部关于与太空相关的活动以及FAA关于空域活动已有近六十年的时间，”迪恩·富尔默（Dean Fulmer）说，他管理着一系列斜切计划的组合，重点是新兴的商业空间行业的增长。”我们已经将专家从这些非常不同的领域汇聚在一起，以创建一个将来的地表到空间操作的功能架构。”

他说：“我称其为接线图。”“它表明必须流向哪种信息，跨越什么平台，与政府和工业的决策者等等，等等。”

缩小三个最紧迫的挑战

MITER团队首先捕获用于管理航空和空间交通的建筑。然后，他们使用几个用例来评估该框架将如何更改以满足未来需求。

“我们研究了诸如协调太空旅游航班的发射和登陆，从空间返回的胶囊，具有多个潜在恢复站点的胶囊，有问题的火箭发射的应急计划以及来自太空港口的多样化空间活动等最安全，最有效的方法。”鲍勃·波特（Bob Porter），领导地表到空间倡议。

通过这些用例，MITER研究人员确定了三个主要挑战和重点领域：

• 用于战略规划的信息共享
• 过渡区的交通管理
• 协调实时操作

让我们分解问题和可能的解决方案。

吸引竞争对手分享信息

“最大的挑战之一是，不同的利益相关者在不知道其他运营商计划的情况下制定计划，”新框架的首席建筑师安迪·安德烈格（Andy Anderegg）说。“这不是安全或高效的。”

他说，例如，一家公司可能计划在特定太空港中每周进行三次发布。但是其他五家公司也可能计划使用该站点，从而产生超过太空港口能力的需求。

“因此，未来的架构要做的第一件事就是解决这些盲点。我们需要确定不同各方如何共享他们的信息，以便他们可以更具战略意义。”

Miter设想使用“任务经纪人”来应对这一挑战。安德烈格说：“帮助不同的利益相关者协调计划的一种方法是使用信任的第三方捕获更广泛的计划图片，然后共享足够的信息来支持计划，但没有泄露专有信息。”

塑造用于管理过渡区域的架构

第二个挑战是在高空空间中形成，也称为“过渡区域”。这是空域上方飞机飞行但空间本身以下的区域。从历史上看，该区域已被轻易穿越。

这正在改变。公司正在发射高海拔气球，以充当太空蜂窝塔。无人空中系统（UAS）已经穿越了过渡区域，提供了天气监控和映射等服务。很快，私人公司的超音速车也将在该领域提供高速运输服务。越来越多的商业火箭将在通往太空的途中穿越过渡区。

一些未来的概念设想运营商在过渡区域保持安全分离。但是，随着该领域的繁忙，它将需要新的流程来确保每个人的安全有效访问。

因此，MITER要求在过渡区域制定高空飞行规则和结构化交通流量。FAA已经使用结构化流量来管理传统的航空流量。我们的研究人员认为，将类似的结构引入过渡区域将提高该领域发生的各种操作的可预测性和效率。

这些规则和流的确切将留给空间用户确定。“我们的挑战是建筑师方式利益相关者可以集体解决这个问题，”安德烈说。“艺术在于创建一个可以帮助塑造解决方案而无需说出'这是'这是唯一起作用的解决方案的架构。您想打开可能性。”

安全有效运营的协调

架构铲球的第三个挑战是跨机构协调以支持实时操作。

安德烈格说：“因为每个组织都在管理自己的目标，所以架构必须展示我们如何共同努力以合作管理这些目标的交付。”“同样，这是关于提供问题，信息和框架来帮助社区制定解决方案。”

Miter提供了一些建议。它们包括：开发跟踪和分析工具以帮助机构协调其决策；一个统一整个公共和私营部门决策的地表到空间交通管理系统；以及将计划和实时数据聚集在一起以支持协作行动的数据共享网络。

将建筑带入测试床环境

该计划的下一步是在发射场建立工业和政府利益相关者的合作伙伴关系，以完善建筑。

Miter Space Systems总监Scott Kordella说：“我们为此目的选择了NASA的Wallops飞行设施。”“我们正在与该网站的两个太空运营商合作，NASA和弗吉尼亚商业太空飞行管理局。”

沃洛普斯（Wallops）是美国第三繁忙的太空港。该地点提供各种运营，包括各种公共和私人火箭发射以及UAS运营。这使其成为拟议建筑的肥沃测试。

这个想法是收集有关飞机在Wallops附近飞行以及太空发射和重新进入操作的数据。然后，团队将集成数据，以创建在设施或设施周围发生的操作的完整图片。

科德拉说：“我们将在建模和仿真环境中捕获Wallops今天运行的方式，然后测试应用未来体系结构如何为其运营提供价值。”MITER研究人员将使用他们学到的知识来进一步完善其他站点的架构和支持改进。

研究人员还将与广泛的利益相关者互动，以确定他们的成功措施，并将其纳入体系结构。

科德拉说：“使用这些措施，我们可以使用我们的建模，仿真和分析功能来帮助评估不同的替代方案，以应对未来的挑战。”

“我们希望帮助决策者确定前进的最佳途径。”

- 玛丽斯·麦考勒姆（Marlis McCollum）