Kosmiczny rój statków Starling
Po 10 miesiącach na orbicie, rój statków kosmicznych NASA Starling przeszedł pozytywnie wszystkie testy. Pozwoliło to badaczom poprawić możliwości w zakresie konfiguracji i wspólnego lotu grupy statków.
Roje satelitów mogą pewnego dnia zostać wykorzystane w eksploracji głębokiego kosmosu. Autonomiczna sieć statków kosmicznych mogłaby samodzielnie nawigować, zarządzać eksperymentami naukowymi i wykonywać manewry w odpowiedzi na zmiany środowiskowe bez obciążenia znacznymi opóźnieniami w komunikacji między grupą sond a Ziemią.
„Sukces pierwszej misji Starling stanowi przełomowe osiągnięcie w rozwoju autonomicznych sieci małych statków kosmicznych. Osiągnięto wszystkie cele oraz dostosowano się do wyzwań” – mówi Roger Hunter, kierownik programu technologii małych statków kosmicznych NASA w Ames Research Center NASA.
Eksperyment Distributed Spacecraft Autonomy (DSA), przeprowadzony na pokładzie Starling, zademonstrował zdaniem inżynierów NASA, zdolność roju statków kosmicznych do optymalizacji gromadzenia danych w całym ich systemie. CubeSaty analizowały jonosferę Ziemi, identyfikując interesujące zjawiska i wspierając swoje działania.
Dzieląc się swoją pracą, każdy statek kosmiczny może pomóc innemu, równomiernie rozkładając obciążenie, każdy z nich może obserwować różne dane lub współpracować w celu zapewnienia głębszej analizy, zmniejszając obciążenie pracą ludzi i utrzymując pracę statku kosmicznego bez potrzeby wysyłania nowych poleceń z ziemi.
Sukces eksperymentu, zdaniem naukowców oznacza, że Starling jest pierwszym rojem, który autonomicznie dystrybuuje informacje i dane operacyjne między statkami kosmicznymi w celu generowania planów wydajniejszej pracy, a także pierwszą demonstracją w pełni rozproszonego pokładowego systemu rozumowania zdolnego do szybkiego reagowania na zmiany w obserwacjach naukowych.
Rój statków kosmicznych potrzebuje sieci do komunikacji między sobą. Eksperyment Mobile Ad-hoc Network (MANET) automatycznie utworzył sieć w przestrzeni kosmicznej, umożliwiając przekazywanie poleceń i przesyłanie danych między każdym z satelitów, a także ziemią.
Astronomowie z powodzeniem zrealizował wszystkie cele eksperymentu MANET, w tym zademonstrowali kierowanie poleceń i danych tylko do jednego ze statków kosmicznych, na wypadek, gdyby cały rój miał problemy z komunikacją z Ziemią. Potwierdzono, że wszystkie statki reagowały na polecenia, co jest cenną zaletą współpracującego roju statków kosmicznych w wypadku jakichkolwiek trudności, które napotkają.
„Sukces MANET pokazuje solidność roju. Na przykład, gdy radio przestało działać na jednym statku kosmicznym roju, załadowaliśmy polecenie, aktualizacje oprogramowania i pozostałe ważne informacje na inny i przesłaliśmy je dzięki niemu z sukcesem na uszkodzony” – twierdzi Howard Cannon.
Nawigacja i działanie w odniesieniu do każde z członków oraz planety jest ważną częścią tworzenia roju statków kosmicznych. Starling Formation-Flying Optical Experiment (StarFOX) wykorzystał urządzenia do śledzenia gwiazd, aby rozpoznać wszystkie obiekty wchodzące w skład grupy, inne satelity lub śmieci kosmiczne z pola gwiazd tła, a następnie oszacować pozycję i prędkość każdego statku kosmicznego.
Eksperyment jest pierwszą w historii demonstracją tego typu nawigacji roju, w tym możliwości jednoczesnego śledzenia wielu jego członków i możliwości dzielenia się obserwacjami między statkami kosmicznymi, co poprawia dokładność podczas określania orbity każdego statku.
Zdolność do planowania i wykonywania manewrów przy minimalnej interwencji człowieka jest ważną częścią rozwoju większych rojów satelitów. Zarządzanie trajektoriami i manewrami grupą statków kosmicznych w sposób autonomiczny oszczędza czas i zmniejsza złożoność całej misji.
System Reconfiguration and Orbit Maintenance Experiments Onboard (ROMEO) przetestował planowanie i wykonywanie manewrów każdego ze statków kosmiczny Starling poprzez oszacowanie ich orbity i zaplanowanie ruchu w nową pożądaną stronę.
Inżynierowie z powodzeniem zademonstrowali zdolność systemu do określania i planowania zmiany orbity. Obecnie pracują nad udoskonaleniem systemu w celu zmniejszenia zużycia paliwa. Badacze będą dostosowywali i rozwijał system przez cały czas trwania misji Starling.
Teraz, gdy główne cele misji Starling zostały zakończone, zespół rozpocznie rozszerzenie misji znane jako Starling 1.5, testując koordynację ruchu kosmicznego we współpracy z konstelacją Starlink firmy SpaceX, która również ma autonomiczne możliwości manewrowania. Projekt zbada, w jaki sposób konstelacje obsługiwane przez różnych użytkowników mogą dzielić się informacjami za pośrednictwem węzła naziemnego, aby uniknąć potencjalnych kolizji.
Emil Gołoś
