In this report I present a feasibility study of using open astronomical data to make Initial Orbit Determination (IOD) for Resident Space Objects (RSO) appearing as streaks in telescope images. The purpose is to contribute to Space Surveillance and Tracking (SST) for maintaining Space Situation Awareness (SSA). Data from different wide-field survey telescopes were considered but due to availability constraints only mask images from Zwicky Transient Facility (ZTF) survey were chosen for the analysis. An algorithm was developed to detect streaks in the mask images and match them to RSO known to be within the Field of View (FoV) at the observation time. Further, the IOD was made with angles-only Laplace’s method and the state vectors calculated for the streaks from the IOD were compared to those from the TLE for the matching RSO. The algorithm was tested with 6 different image fields acquired between the 14th to the 16th December 2019, of which 4 are characterised as non-crowded and 2 as crowded. The streak finding algorithm has a better precision and sensitivity for the non-crowded field, with an F1-score of 0.65, but is worse for the crowded fields with an F1-score of 0.035. In the non-crowded fields 95% of all streak and object matches are true matches to unique RSO, while for the crowded field only 10% are true matches. It was found that the 1''/pixel resolution in the images is too low for doing an IOD with Laplace’s method, despite how well the streak finding algorithm performs. However, with some improvements, the method is suitable as a cost effective way to verify known RSO in catalogues. / I den här rapporten presenterar jag en studie om att använda öppen astronomiska data för att göra initial banbestämning för artificiella rymdobjekt avbildade som streck i teleskopbilder. Syftet är att tillhandahålla information för att upprätthålla en god rymdlägesbild. Data från olika kartläggnings teleskop övervägdes men på grund av begränsningar i tillgänglighet valdes endast mask-bilderna från Zwicky Transient Facility för analysen. En algoritm utvecklades för att upptäcka streck i mask-bilderna och matcha dem med kända objekt i bildens synfält vid observationstillfället. Vidare gjordes den initiala banbestämningen med Laplaces metod, som använder vinkelkoordinaterna för streckens position vid observationen. Tillståndsvektorerna för strecken och de matchade objekten jämfördes, de beräknades från den initiala banbestämningen respektive objektets TLE. Algoritmen testades med 6 olika bildfält från observationsdatum mellan den 14:e till den 16:e december 2019, av dessa karakteriseras 4 som glesa och 2 som fyllda. Algoritmen för streck detektering har bättre precision och känslighet för de glesa fälten, med ett F1-värde på 0.65, men sämre för de fulla fälten med ett F1-värde på 0.035. I de glesa fälten är 95% av alla streck- och objektmatchningar korrekta matchningar med unika objekt, medan för det fulla fälten är endast 10% korrekta matchningar. Det visar sig att upplösningen på 1''/pixel i bilderna är för låg för att göra en initial banbestämning med Laplaces metod, oavsett hur bra algoritmen för streck detektering presterar. Genom att göra vissa förbättringar i algoritmen är metoden lämplig för att, på ett kostnadseffektivt sätt, verifiera kända objekt i kataloger.

This study investigates methods for assessing threats in space. Space services are crucial to both civilian and military capabilities, and a loss of such systems could have severe consequences. Space systems are exposed to various types of threats. To ensure the benefits of space-based applications, protect space assets, improve security, and maintain the space environment, it is crucial to assess threats in space. This thesis focuses on co-orbital antagonistic threats arising from satellites that are capable of performing precision manoeuvres. These satellites could either perform physical attacks or perform operations such as inspection, eavesdropping, or disruption on other satellites. Lambert's problem can be utilised for calculating orbital transfers. By solving the problem iteratively over a range of values of when the transfer is executed and the transfer time, it is possible to detect when a transfer is feasible. This can be used to assess when a satellite can pose a threat to a target. The calculations of orbital transfers are improved by the implementation of a genetic algorithm. The algorithm can solve for both direct transfers to the target and transfers using multiple impulses. Furthermore, a genetic algorithm, called NSGA-II, which can handle multiple objective functions is also analysed. The implemented methods show the potential of being employed to assess threats, especially for direct transfers where a single impulse is executed to transfer to a target. In this case, it is possible to identify threats based on the satellite's $\Delta v$ budget. However, when additional impulses are introduced it becomes more complicated. It is more difficult to estimate when an attack is more likely to commence. The implemented methods show potential, but further research is required in order to develop a robust method to assess co-orbital threats.  The conducted analysis has highlighted a few aspects that are crucial for assessing co-orbital threats. Information about the $\Delta v$ budget of the satellite that potentially could pose a threat must be available. Furthermore, space surveillance and tracking capabilities are essential to detect orbital changes, which can be vital to perform counter-operations in the event of an attack / Denna studie undersöker metoder för hotbedöming i rymden. Rymdtjänster är av avgörande betydelse för både civila och militära förmågor och förlusten av sådana system kan leda till allvarliga konsekvenser. Rymdsystem är utsatta för olika typer av hot. För att säkerställa fördelarna med rymdbaserade tillämpningar, skydda rymdresurser, förbättra säkerheten och bevara rymdmiljön är det viktigt att bedöma hot i rymden. Detta examensarbete fokuserar på hot från precisionsmanövrerande satelliter som antingen kan genomföra fysiska attacker eller utföra operationer såsom inspektion, avlyssning eller störning av en annan satellit. Lamberts problem kan användas för att beräkna banmanövrar. Genom att lösa problemet iterativt över olika värden för när manöverna utförs och flygtiden är det möjligt att fastställa när en manöver är genomförbar. Detta kan användas för att bedöma när en satellit kan utgöra ett hot mot en målsatellit. Beräkningarna av banmanövrar förbättras genom implementeringen av en genetisk algoritm. Algoritmen kan lösa både direkta manövrar till målet och manövrar med flera impulser. Dessutom analyseras en genetisk algoritm, kallad NSGA-II, som kan hantera flera målfunktioner. De implementerade metoderna visar potential för att kunna användas för hotbedömning, särskilt för direkta manövrar där en enda impuls används för att ändra banan till målet. I detta fall är det möjligt att identifiera hot baserat på satellitens $\Delta v$-budget. Däremot blir det mer komplicerat när ytterligare impulser introduceras. Det blir svårare att bedöma när en attack sannolikt inleds. De implementerade metoderna visar potential, men ytterligare forskning krävs för att utveckla en robust metod för att bedöma hot från precisionsmanövrerande satelliter. Den genomförda analysen har framhävt några aspekter som är av avgörande betydelse för att utföra en hotbedömning. Information om satellitens $\Delta v$-budget som potentiellt kan utgöra ett hot måste vara tillgänglig. Dessutom är inmätning och övervakningsförmåga av satelliter avgörande för att upptäcka banförändringar, vilket kan vara kritiskt vid genomförande av motåtgärder i händelse av en attack.

Thesis (Master of Military Studies)-Marine Corps Command and Staff College, 2008. / Title from title page of PDF document (viewed on: Feb 2, 2010). Includes bibliographical references.

The increasing reliance on space infrastructure and its rapid expansion necessitate the development and enhancement of tools for space debris and fragmentation research. Accurate prediction of the risks associated with satellite fragmentation requires comprehensive understanding of the dynamics involved. To address this need, the widely used NASA Standard Breakup Model (SBM) is employed in this thesis to predict fragment characteristics resulting from breakup events. Additionally, a novel method is introduced to determine the direction of these fragments, something not directly covered by the SBM. Furthermore, the principle of kinetic gas theory is applied to calculate the overall, long-term collision risk between debris and a predetermined satellite population. The results from this reveal the limitations of the SBM in accurately simulating fragmentations for certain satellite types. However, the newly implemented fragment directionality method aligns well with observed data, suggesting its potential for further research. Similarly, the risk model exhibits strong correspondence with ESA's MASTER, a model used for assessing collision risks with debris, with the deviations likely due to different impact velocity models used. Finally, the validated fragmentation and risk models are combined, and the combined model is used to analyse a real-world fragmentation event. / Det ökande beroendet av rymdinfrastruktur, samt dess snabba expansion kräver utveckling och förbättring av verktyg för forskning och analys kring rymdskräp och fragmentering. För att förstå risken förknippad med satellitfragmentationer så krävs förståelse för den involverade dynamiken. För att tillgodose detta används NASA:s Standard Breakup Model (SBM) i denna avhandling för att bestämma fragmentegenskaper som bildas från olika sorters fragmentationshändelser. Dessutom introduceras en ny metod för att bestämma riktningen för dessa fragment, något som inte direkt täcks av SBM. Dessutom tillämpas principen för kinetisk gasteori för att beräkna den totala, långsiktiga kollisionsrisken mellan rymdskrot och en förutbestämd satellitpopulation. Resultaten från detta avslöjar SBM:s begränsningar när det gäller att simulera fragmenten för vissa satellittyper. Hursomhelst så kan man se att den nyligen implementerade fragmentriktningsmetoden stämmer väl överens med den observerade datan, vilket tyder på dess potential för ytterligare forskning. På samma sätt uppvisar riskmodellen överensstämmelse med ESA:s MASTER, en modell som används för att bedöma kollisionsrisker med rymdskrot, där avvikelser sannolikt beror på att olika kollisionshastighetmodeller används. Slutligen kombineras de validerade fragmenterings- och riskmodellerna, som sedan används för att bidra med analyser till en riktig fragmentationshändelse.