Journal of Space Science and Technology

Journal of Space Science and Technology

Designing and Implementing a Space Object Monitoring System With Strategies Approach and Needs of Iran: A Review of the Structures of Leading Countries and Providing a Local Solution

Document Type : Original Research Paper

Authors
1 Faculty of Science, University of Zanjan, Zanjan, Iran
2 School of Surveying and Geospatial Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Iranian Space Research Center, Tehran, Iran
Abstract
This article provides an in- depth analysis of the space surveillance and monitoring systems employed by leading countries, focusing on their design principles, technologies, and operational strategies. It begins with a comprehensive review of the major space surveillance capabilities of the United States, China, Russia, and the European Union, highlighting the unique features and approaches each adopts.

The United States operates a vast and sophisticated network that integrates multiband phased array radars with advanced optical telescopes. This combined system delivers comprehensive global coverage, enabling effective tracking and monitoring of objects in space across various orbits. China, meanwhile, has made significant strides by concentrating on large optical telescopes and establishing regional optical networks. This approach has particularly enhanced China’s ability to monitor geostationary (GEO) orbits, which are critical for communication and surveillance satellites. Russia continues to rely on its extensive legacy of Soviet-era radar infrastructure, which it supplements with modern technological upgrades to maintain effective space situational awareness. The European Union pursues a different strategy, focusing on scientific research and commercial applications. By integrating optical and radar sensors within a multinational network, the EU seeks to balance diverse objectives through collaboration among member states.

Drawing on these international examples, the article proposes an indigenous space surveillance system tailored to Iran’s needs. This proposed system features a combination of ground-based and space- based sensors, including phased array radars and telescopes equipped with adaptive optics for improved accuracy. Additionally, it incorporates advanced data processing infrastructure to manage and analyze the collected information efficiently.
Keywords
Subjects

Article Title Persian

طراحی و پیاده‌سازی سامانه پایش اجرام فضایی با رویکرد راهبردی و نیاز کشور ایران : مروری بر معماری‌ های کشورهای پیشرو و ارائه یک راه‌کار بومی

Authors Persian

صابر کرمی 1
سعید فرزانه 2
حسین صفری 1
مسعود خوش سیما 3
هادی جلیلی 3
1 دانشجوی دکترای، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
2 2- دانشیار، دانشکده مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 دانشیار، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
Abstract Persian

در این پژوهش با تمرکز بر سامانه‌ های نظارت فضایی کشورهای پیشرو ، به تحلیل اصول طراحی ، فناوری‌های به‌ کار رفته، و راهبردهای عملیاتی و کاربردی آن‌ها می‌ پردازد. ابتدا، سامانه‌ های کلیدی نظارت فضایی و پایش اجرام فضایی در کشورهای ایالات متحده، چین ، روسیه و اتحادیه اروپا بررسی شده و مشخصات فنی آن‌ها تحلیل می‌ شود. بر اساس این بررسی ها، ایالات متحده از شبکه‌ ای گسترده از رادارهای آرایه فازی چند باندی و تلسکوپ‌های اپتیکی پیشرفته در قالب یک سامانه پایش اجرام فضایی یکپارچه استفاده می‌ کند که سطح پوشش جهانی جامعی را فراهم می‌ آورد. چین با تمرکز بر تلسکوپ‌ های اپتیکی بزرگ و شبکه‌ های اپتیکی منطقه‌ ای، توانسته در نظارت بر مدارهای GEO (geosynchronous equatorial orbit) به پیشرفت قابل‌ توجهی دست یابد، درحالی‌ که روسیه به بهره‌ گیری از زیرساخت‌های راداری قدیمی شوروی همراه با فناوری‌ های مدرن پرداخته است. اروپا نیز با ترکیب حسگرهای اپتیکی و راداری در قالب یک شبکه چند ملیتی، بر اهداف علمی و تجاری متمرکز است. بر اساس این تحلیل‌ ها، سامانه‌ ی پایش اجرام فضایی بومی برای ایران پیشنهاد شده است که شامل حسگرهای زمینی و فضایی با معماری یکپارچه، ازجمله رادارهای آرایه فازی و تلسکوپ‌ های مجهز به اپتیک تطبیقی ، و همچنین زیرساخت نرم افزاری پردازش داده پیشرفته است. این سامانه نظارت فضایی با بهره‌ گیری از فناوری‌های بومی، قابلیت گسترش و توسعه همکاری بین‌ المللی طراحی شده و قادر است ایران را به‌ عنوان یک بازیگر مسئول در جامعه فضایی بین‌ المللی مطرح سازد.

Keywords Persian

سامانه‌های نظارت فضا
معماری
فناوری‌های فضا پایه
پایش اجرام فضا
مدیریت ترافیک فضا
[1] Y. Chen, G. Tian, J. Guo, and J. Huang, "Task planning for multiple-satellite space-situational-awareness systems," Aerospace, vol. 8, no. 3, 2021, Art. no. 73, https://doi.org/10.3390/aerospace8030073.
[2] K. U. Schrogl, C. Jorgenson, J. Robinson, and A. Soucek, Space Traffic Management: Towards a Roadmap for Implementation, Paris: International Academy of Astronautics, 2018.
[3] S. Moranta, T. Hrozensky, and M. Dvoracek, "Towards a European approach to space traffic management," European Space Policy Institute (ESPI), Full Report 71, 2020.
[4] H. S. Grant et al., "Study to determine the feasibility of extending the search for near-Earth objects to smaller limiting diameters," Report of the Near-Earth Object Science Definition Team, NASA, 2003.
[5] G. Fonder, M. Hughes, M. Dickson, M. Schoenfeld, and J. Gardner, "Space fence radar overview," in International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium (ACES), Miami, FL, USA, 2019.
[6] C. Walter, S. Bexten, T. Felsch, M. Shysh, and N. Elkmann, "Safety considerations for autonomous, modular robotics in aerospace manufacturing," Frontiers in Robotics and AI, vol. 9, 2022, Art. no. 1024594, https://doi.org/10.3389/frobt.2022.1024594.
[7] G. Muntoni, G. Montisci, T. Pisanu, P. Andronico, and G. Valente, "Crowded space: A review on radar measurements for space debris monitoring and tracking," Applied Sciences, vol. 11, no. 4, 2021, Art. no. 1364, https://doi.org/10.3390/app11041364.
[8] G. Hornung, R. Bendrath, and A. Pfitzmann, "Surveillance in Germany: Strategies and counterstrategies," in Data Protection in a Profiled World, S. Gutwirth, Y. Poullet, and P. De Hert, Eds. Dordrecht: Springer, 2010, pp. 139-156, https://doi.org/10.1007/978-90-481-8865-9_8.
[9] P. K. Seidelmann, "Space surveillance: United States, Russia, and China," The Journal of the Astronautical Sciences, vol. 59, no. 1-2, pp. 259-266, 2012, https://doi.org/10.1007/s40295-013-0016-3.
[10] M. E. Schwamb et al., "Tuning the legacy survey of space and time (LSST) observing strategy for solar system science," The Astrophysical Journal Supplement Series, vol. 266, no. 2,  2023, Art. no. 22, https://doi.org/10.3847/1538-4365/acc173.
[11] T. H. Michal, J. P. Eglizeaud, and J. Bouchard, "GRAVES: The new French system for space surveillance," in 4th European Conference on Space Debris, Darmstadt, Germany, 2005.
[12] H. Klinkrad, "Monitoring space–efforts made by European countries," in International Colloquium on Europe and Space Debris, Toulouse, France, 2002.
[13] T. Foken, m. Woche, S. H. Richter, D. Kretschmer, W. Baum and V. Schindler, "Astroclimatological investigations at the Karl Schwarzschild Observatory in Tautenburg/GDR," Z. Meteorol, vol. 40, pp. 280-285, 1990.
[14] H. W. Duerbeck, "National and international astronomical activities in Chile 1849–2002," Interplay of Periodic, Cyclic and Stochastic Variability in Selected Areas of the HR Diagram, ASP Conference Series, vol. 292, 2003.
[15] S. M. Pekkanen and P. Kallender-Umezu, "6. National security in Japan’s space policy," in Japan in Decline, P. Jain and B. Williams, Eds. Netherlands: Brill, 2010, pp. 92-109, https://doi.org/10.1163/ej.9781906876364.i-230.47.
[16] J. Chriqui, "Military applications of India's space program: The military surveillance and reconnaissance system," Institute of Peace and Conflict Studies, 2006.
[17] P. Wood, A. Stone, and T. A. Lee, "China's ground segment: building the pillars of a great space power," China Aerospace Studies Institute, Montgomery, AL, BluePath Labs Report, 2021.
[18] C. Wang et al., "China's ground‐based space environment monitoring network—Chinese Meridian Project (CMP)," Space Weather, vol. 22, no. 7, 2022, Art. no. e2024SW003972, https://doi.org/10.1029/2024SW003972.
[19] M. Barbano, "Space traffic management and space situational awareness: The EU perspective," Air and Space Law, vol. 47, no. 4 /5, pp. 451-466, 2022, https://doi.org/10.54648/aila2022023.
[20] J. Bendisch, Space Debris and Space Traffic Management Symposium 2005, Proceedings of the International Academy of Astronautics Space Debris and Space Traffic Management Symposium, Held in Conjunction with the 56th International Astronautical Congress (IAC), Fukuoka, Japan, 2005, American Astronautical Society, 2006.
[21] S. M. Pekkanen and P. J. Blount, The Oxford Handbook of Space Security, Oxford University Press, 2024.
 

Articles in Press, Accepted Manuscript
Available Online from 03 November 2025

  • Receive Date 13 September 2025
  • Revise Date 13 October 2025
  • Accept Date 02 November 2025
  • First Publish Date 03 November 2025