他山之石: 韓國航太研究院（KARI）「太空物體碰撞風險管理系統 (KARISMA)」

文獻: Development and Operation Status of Space Object Collision Risk Management System for Korea Aerospace Research Institute (KARI), Journal of Space Technology and Applications, 3(3), 280-300 (2023) https://doi.org/10.52912/jsta.2023.3.3.280

本文探討韓國航太研究院（KARI）針對國家衛星所建立之「太空物體碰撞風險管理系統」的發展歷程與現況，背景是地球軌道上人造物體數量持續暴增，尤其 2,000 km 以下低軌與靜止軌道上，營運衛星與太空碎片高度密集，之前發生的中國 Fengyun‑1C 反衛星試驗與 Iridium–Cosmos 碰撞等事件已顯示，單一碎片事件即可對多數在軌衛星造成長期且難以消除的風險。

KARI 目前運行 6 顆低軌、3 顆靜止衛星與 1 顆月探測器，並依據國家長程規劃預期至 2030 年後國家空間資產將逾 80 枚，因此自 2007 年起將碰撞風險管理視為衛星營運核心任務之一。

早期太空物體碰撞風險作業仰賴操作人員每日以 NORAD TLE 手動分析自家衛星與主要碎片之近接情況，逐步建立風險分級與避碰流程。隨 2009 年美俄衛星碰撞引發事件數急遽上升，KARI 在 2010 年建置 ACAS 系統，每日自動下載 NORAD 資料，並結合商用 COTS 軟體 AGI STK (Systems Tool Kit)進行 conjunction analysis，只要近接距離或碰撞機率超過門檻就會自動通報人員，顯著減輕人工負擔並縮短反應時間。 AGI STK 在此扮演軌道預報與幾何事件分析的核心引擎，而 ACAS 則提供排程、自動批次與告警等上層服務。

其後，KARI 透過 NAP 計畫開發 KARISMA (KARI Space Debris Collision Risk Management System(KARISMA)) 系統，整合軌道決定（可處理光學、雷達與衛星導航觀測）、碰撞風險評估與避碰機動規劃於同一平台，並提供三維可視化以提升近接狀況的直覺理解。

KARI 2016 年完成的 CA‑FAST 則以實務操作流程為導向，提高自動化比例，加入簡訊告警、與 CSpOC 的雙向資料交換及自動生成月報等功能。 隨太空交通管理重要性提升及衛星與碎片數暴增，2022 年 KARI 又開發 CA‑FAST II，強化對 CSpOC 與 LEOLABS CDM 的大量處理能力，支援 Telegram 即時告警、2D/3D 視覺化、CDM 更新趨勢分析、統計與避碰機動熱圖設計等，並規劃將碎片分裂分析模組（基於 NASA EVOLVE 模型）整合進系統。

統計顯示，自 2020 年以來 CDM 資料量與近接事件數快速增加，且星鏈等大型星座使 payload 類目標在近接事件中佔比已逾七成，顯示營運衛星間相互碰撞風險顯著升高。 KARI 認為未來碰撞風險管理應納入更廣義的太空交通管理框架，涵蓋國際間資料共享、分析容量與自動化提升以及通報與協調機制的制度化，以確保國家太空資產之安全與穩定運行。