Įsivaizduokite palydovą, kuris nustoja klausinėti Žemės, kur judėti, ir pradeda skaityti dangų kaip žemėlapį. Būtent tai NASA misija Starling pradėjo įrodinėti: palydovai gali surasti savo vietą naudodami kitus orbitinius objektus kaip orientyrus, o ne pasikliaudami GPS.
Skamba paprastai. Tačiau taip nėra. GPS signalai blėsta arba tampa nepatikimi išlipus iš mažosios Žemės orbitos. Mėnulio apylinkėse ir dar toliau tradiciniai navigacijos tinklai suteikia mažai pagalbos. Todėl inžinieriai uždavė kitą klausimą: kas, jei erdvėlaivis galėtų naudoti orbitinių objektų katalogą, kitus palydovus, apleistą techniką ar net šiukšles kaip atskaitos taškus? Atsakymas atėjo kompaktiškame pakete, pavadintame FALCON, tai reiškia Greitą autonominę erdvėje pasiklydusių objektų katalogu pagrįstą optinę navigaciją.
FALCON sujungė EraDrive programinę įrangą Era-Core su Starling kameromis ir bortiniu katalogu stebimų objektų, leidžiant mažam erdvėlaiviui palyginti, ką jo kameros regi, su žinomais orbitų prognozėmis. Kai randamas atitikimas, laivas apskaičiuoja savo padėtį ir tuo pačiu patikslina tų aplink esančių objektų numatomas trajektorijas. Rezultatai buvo įspūdingi. Per trumpą, trijų dienų laikotarpį sistema patobulino orbitų įverčius daugiau nei 200 objektų, neprireikus žemės valdiklių įsikišimo.
Kodėl tai svarbu? Tikslus pozicionavimas yra ne tik navigacinis patogumas. Jis užtikrina koordinuotus mokslo projektus, palydovų konstelacijas, kurios turi išlaikyti formaciją, ir bet kokias pilotuojamas operacijas už Žemės ribų, kur pagalbiniai laivai turi žinoti savo ir kitų kryptis. Autonomiška optinė navigacija taip pat galėtų sumažinti žemės stočių apkrovą ir paversti palydovus aktyviais dalyviais kosminio eismo valdyme bei susidūrimų vengimo sistemoje.
Starling konfigūracija buvo praktiška ir elegantiška. Inžinieriai įkėlė į erdvėlaivį maždaug 20 000 stebimų objektų katalogą. Standartinės žvaigždžių sekimo kameros, paprastai skirtos nustatyti, kuri kryptis yra viršus, buvo pritaikytos identifikuoti kitus orbitinius objektus. Kai stebimas objektas sutapdavo su katalogo įrašu, programinė įranga naudojo tą stebėjimą kaip orientyrą, kad patikslintų tiek palydovo savąją padėtį, tiek katalogo prognozę tam objektui.
Galvokite apie tai kaip jūreivius, naudojančius švyturius: jei žinote švyturių vietas, galite nustatyti savo padėtį pagal regėjimą. Tačiau kartais švyturių vietos būna neryškios. FALCON vienu metu tiek naviguoja, tiek atnaujina žemėlapį.
Palydovai dabar gali naudoti netoliese esančius kosminius objektus kaip praktinius orientyrus, naviguoti be GPS ir atnaujinti orbitų katalogus iš orbitos.
Šis darbas yra NASA ir EraDrive bendradarbiavimo rezultatas. EraDrive, iš Stanfordo kilusi įmonė, komercializavo Era-Core programinę įrangą, kurią iš pradžių vystė universitetinė mokslinė grupė. Starling, kurį koordinuoja NASA Ames tyrimų centras Silicio slėnyje ir kurį finansuoja Mažųjų erdvėlaivių ir paskirstytų sistemų programa, suteikė skrydžio aplinką, leidusią perkelti tą programinę įrangą iš laboratorijos į tikras orbitines sąlygas.
Starling buvo paleista 2023 metais kaip keturių erdvėlaivių spiečius. Vėliau šiais metais misija išplės eksperimentą: palydovai dalinsis stebėjimo duomenimis tarpusavyje ir toliau tikslins savo santykines padėtis. Toks tarpusavio duomenų mainas gali padaryti GPS nepriklausomų palydovų tinklą atsparesnį, ypač naudingą Mėnulio spiečiams, paskirstytoms mokslo platformoms ar bet kuriai misijai, kur patikimas Žemės navigacijos signalas nepasiekiamas.
Taip pat yra ir praktinių tęstinių padarinių. Geresni bortiniai orbitų įverčiai reiškia patobulintas susidūrimų įspėjimo galimybes ir tikslesnį instrumentų nukreipimą, kai reikia suderinti įrenginius tarp skirtingų erdvėlaivių. Mažinant priklausomybę nuo Žemėje vykdomo apdorojimo, misijos galėtų greičiau reaguoti į pavojus arba laiku pasinaudoti mokslinėmis galimybėmis.
Starling laimėjimai atskleidžia dar vieną tendenciją: autonomija nėra vien tik patogumas tolimų erdvių tyrinėtojams; tai operatyvinė būtinybė perpildytoje orbitoje ir ambicijoms, kurios siekia Mėnulio ir toliau. Eksperimentas pavertė kasdienes kameras ir sumanią programinę įrangą navigacijos įrankiu ir įrodė, kad net mažos erdvėlaivės gali būti išmaniaisiais bendraisiais pilotais.
Jei palydovai išmoktų skaityti vienas kitą kaip orientyrus, būsimų kosminių misijų choreografija galėtų tapti daug lankstesnė ir mažiau priklausoma nuo žemės komandų. Ar tai pakeis kiekvienos misijos projektavimą nuo šiol? Jau netrukus sužinosime.
Palikti komentarą
Komentarai
Komentarų dar nėra. Būkite pirmas.