As the population of satellites in a geocentric orbit is constantly increasing, it has reached a point where random collisions are no longer unlikely but more and more probable. Thus, the agencies of space-faring nations are interested in predicting the outcome of such fragmentation events in their long-term orbit models. In this context, one often recited model is the empirical NASA Breakup Model of EVOLVE 4.0, which can predict collision and explosion fragmentation events. It is crucial to model each fragment’s features like characteristic Length, area-to-mass ratio, and ejection velocity from the place of occurrence to fully understand the breakup and its consequences. Despite its significance, the model has not yet been implemented in an open-source, documented, and reliable project. Hence, this work aims to change this circumstance by providing an implementation 1 in C++ 17 that consolidates the characteristics mentioned above. Beyond that, the implementation stands out for some other vital attributes like efficiency, performance, and delivering an extensive toolbox whose components can stand alone. For instance, this toolbox contains the option of reading the TLE format, containing orbital elements, or in reverse producing orbital elements by conversion from cartesian state vectors. The implementation has undergone multiple tests in order to be successfully verified. Its results were compared to the original NASA references and public available partial implementations of the NASA Breakup Model. The resulting implementation is performant by extensively using parallelization and a cache-optimized data layout. For example, a testing system simulated breakups with millions of random fragments being generated in less than a second.      «

As the population of satellites in a geocentric orbit is constantly increasing, it has reached a point where random collisions are no longer unlikely but more and more probable. Thus, the agencies of space-faring nations are interested in predicting the outcome of such fragmentation events in their long-term orbit models. In this context, one often recited model is the empirical NASA Breakup Model of EVOLVE 4.0, which can predict collision and explosion fragmentation events. It is crucial to mod...     »

Der Bestand an Satelliten in einem geozentrischen Orbit wächst beständig, so dass mittlerweile ein Punkt erreicht wurde, an welchem Kollisionen von Objekten nicht mehr unwahrscheinlich, sondern im Bereich des Möglichen liegen. Die Vorhersage der Fragmentierung spielt dabei eine entscheidende Rolle in Langzeitmodellen der Raumfahrtagenturen. Ein damit assoziiertes empirisches und häufig verwendetes Modell ist das NASA Breakup Model of EVOVLE 4.0, welches nicht nur Kollisionen, sondern auch Explosionen modelliert. Entscheidend für die Umsetzung ist dabei die Bestimmung der Fragment Eigenschaften, wie charakteristische Länge, Fläche zu Masse Verhältnis oder die Geschwindigkeit, um letztlich die Konsequenzen der Fragmentierung vollständig zu verstehen. Trotz seiner Bedeutung ist das Modell bis heute von niemandem vollständig implementiert worden in einem zuverlässigen, dokumentierten, open-source Projekt. Diese Arbeit ändert diesen Umstand und präsentiert eine Implementierung 2 in C++ 17, welche die obigen Eigenschaften auf sich vereinigt und darüber hinaus auch noch eine Reihe weiterer Schlüsselmerkmale wie Effizienz, Performance und ein umfangreiches Werkzeugset mit sich bringt, das auch individuell in seinen Subkomponenten tragfähig ist. Dazu gehören beispielsweise TLE Format Input oder Kepler Element Output. Zudem wurde die Implementierung umfangreichen Tests unterzogen und erfolgreich verifiziert auf ihre Gültigkeit mit den originalen NASA Referenzen und gegengeglichen mit anderen verfügbaren partiellen Implementierungen. Im Großen und Ganzen konnten im finalen Resultat durch Einsatz von Parallelisierung und Cacheoptimierung auf einem Testsystem Laufzeiten von unter einer Sekunde, selbst für Millionen von zu erzeugenden Zufallsfragmenten, erreicht werden.      «

Der Bestand an Satelliten in einem geozentrischen Orbit wächst beständig, so dass mittlerweile ein Punkt erreicht wurde, an welchem Kollisionen von Objekten nicht mehr unwahrscheinlich, sondern im Bereich des Möglichen liegen. Die Vorhersage der Fragmentierung spielt dabei eine entscheidende Rolle in Langzeitmodellen der Raumfahrtagenturen. Ein damit assoziiertes empirisches und häufig verwendetes Modell ist das NASA Breakup Model of EVOVLE 4.0, welches nicht nur Kollisionen, sondern auch Explos...     »