Місія NASA Starling відправляє рій супутників на орбіту

У липні цього року NASA відправляє групу з чотирьох CubeSat розміром із шість одиниць (6U) на орбіту навколо Землі, щоб перевірити, чи здатні вони співпрацювати самостійно, без оновлень у режимі реального часу від управління польотом. Хоча така автономна співпраця може здатися людям не надто складною, ця команда буде роботизованою – складатиметься з невеликих супутників для випробування ключових технологій для майбутніх місій у глибокому космосі, де більш складні та автономні космічні апарати будуть необхідними.

Після запуску чотири CubeSat літатимуть у двох різних формах, щоб випробувати кілька технологій, що прокладають шлях до майбутнього, де рої супутників зможуть співпрацювати, щоб займатися наукою в далекому космосі. Ця місія під назвою Starling триватиме щонайменше шість місяців, космічний корабель буде розміщено на висоті приблизно 355 миль над Землею та на відстані приблизно 40 миль один від одного.

«Starling і можливості, які він надає для автономного командування та контролю за невеликими космічними кораблями, розширять можливості NASA для майбутніх наукових і дослідницьких місій», — сказав Роджер Хантер, програмний керівник програми NASA Small Spacecraft Technology в дослідницькому центрі NASA Ames у Каліфорнії. Кремнієва долина: «Ця місія є значним кроком вперед».

Є чотири основні можливості, які Starling тестуватиме: автономне маневрування, щоб залишатися разом як група, створення адаптованої мережі зв’язку між космічними кораблями, відстеження відносного розташування один одного та реагування на нову інформацію від бортових датчиків, виконуючи нові дії на їхньому кораблі. власні. По суті, Starling прагне створити рій маленьких супутників, які могли б функціонувати як автономне співтовариство, здатне реагувати на навколишнє середовище та виконувати завдання в команді.

Технології Swarm дозволяють проводити наукові вимірювання з багатьох точок космосу, створювати мережі, здатні самостійно відновлюватися, якщо одна частина вийде з ладу, і мати системи космічних кораблів, яким не потрібно підтримувати зв’язок із Землею, щоб реагувати на зміни в навколишньому середовищі. . Рій космічних кораблів також більш стійкий до збоїв або збоїв у команді, оскільки кожен космічний корабель є зайвим для іншого. Якщо один зазнає невдачі, інші можуть це компенсувати.

Перша місія Starling містить набір із чотирьох технологій, які потрібно перевірити. Перший — ROMEO (Onboard Reconfiguration and Orbit Maintenance Experiments), програмне забезпечення для тестування, призначене для автономного планування та виконання маневрів без прямого введення оператора. У місії Starling це дозволить супутникам літати групою, плануючи траєкторії та виконуючи їх самостійно.

Мобільна спеціальна мережа (MANET) — це система зв’язку, що складається з бездротових пристроїв, у яких дані автоматично маршрутизуються та перенаправляються залежно від умов мережі. Прикладом на Землі є сітчастий Wi-Fi, у якому кілька інтернет-маршрутизаторів розміщено по всьому дому, що дозволяє мобільним пристроям автоматично підключатися до найсильнішого сигналу. Таким же чином космічний корабель Starling має перехресні радіостанції, які забезпечують зв’язок між космічними кораблями, коли вони знаходяться в радіусі дії, з бортовим програмним забезпеченням MANET, що визначає найкращий спосіб маршрутизації трафіку через мережу супутників. Starling перевірить цю мережу, показавши, чи може система автоматично створювати та підтримувати мережу в просторі з часом.

Кожен CubeSat також має на борту власні датчики «відстеження зірок», які зазвичай використовуються для того, щоб супутник міг стежити за власною орієнтацією в просторі, подібно до того, як моряки використовують зірки для навігації вночі. Оскільки супутники будуть відносно близько один до одного, окрім зірок, ці датчики будуть вловлювати світло від своїх космічних кораблів і використовувати спеціальне програмне забезпечення для відстеження решти рою. Це унікальне використання звичайних датчиків космічного корабля під назвою StarFOX (оптичний експеримент Starling Formation-Flying) дозволить утримувати рій разом на тлі зірок.

Нарешті, експеримент Distributed Spacecraft Autonomy (DSA) демонструє здатність групи космічних кораблів збирати та аналізувати наукові дані на борту та спільно оптимізувати збір даних у відповідь. Супутники будуть стежити за іоносферою Землі – частиною верхніх шарів атмосфери – і якщо один виявить щось цікаве, він передаватиме повідомлення іншим супутникам, щоб спостерігати те саме явище. Здатність супутників автономно реагувати на спостереження покращить збір наукових даних для безлічі майбутніх наукових місій NASA.

Після завершення основної місії наступним етапом для Starling стане партнерство з групою супутників Starlink від SpaceX для тестування передових методів управління космічним трафіком між автономними космічними апаратами, якими керують різні організації. Поділяючись один з одним щодо майбутніх траєкторій, NASA і SpaceX продемонструють автоматизовану систему, яка гарантує безпечну роботу обох наборів супутників, перебуваючи на відносній близькості на низькій навколоземній орбіті.

«Starling 1.5 стане основою для того, щоб допомогти зрозуміти правила дорожнього руху для управління космічним рухом», — сказав Хантер.

Робототехніка завжди буде в авангарді досліджень, як з екіпажем, так і без екіпажу. Здатність супутників і космічних кораблів працювати в мережевій, автономній та скоординованій мережі означає, що NASA гарантує, що людство може піти далі та розвивати науку краще, ніж будь-коли раніше.

NASA Ames очолює проєкт Starling. Технологічна програма NASA для малих космічних кораблів, яка базується в NASA Ames і в рамках Директорату місії космічних технологій NASA (STMD), фінансує та керує місією Starling. Компанія Blue Canyon Technologies розробила та виготовила автобуси для космічних кораблів і забезпечує підтримку операцій місії. Rocket Lab USA, Inc. надає послуги запуску та інтеграції. Партнери, які підтримують експерименти з корисним навантаженням Starling, включають лабораторію Space Rendezvous Lab Стенфордського університету в Стенфорді, штат Каліфорнія, Emergent Space Technologies з Лорела, штат Меріленд, CesiumAstro з Остіна, штат Техас, L3Harris Technologies, Inc., з Мельбурна, штат Флорида, і NASA Ames за фінансової підтримки NASA. Програма розробки, що змінює правила гри в рамках STMD. Джерело