Четыре космических корабля CubeSate, входящие в состав группы Starling, продемонстрировали успех в автономной работе, выполнив все ключевые задачи миссии. Кредит: НАСА
После 10 месяцев пребывания на орбите рой космических кораблей Starling успешно продемонстрировал ключевые цели своей основной миссии, что представляет собой значительные достижения в возможностях конфигураций роя.
Рой спутников однажды может быть использован для исследования дальнего космоса. Автономная сеть космических кораблей могла бы самостоятельно перемещаться, управлять научными экспериментами и выполнять маневры, реагируя на изменения окружающей среды, без бремени значительных задержек связи между роем и Землей.
«Успех первоначальной миссии Старлинг представляет собой знаковое достижение в развитии автономных сетей малых космических аппаратов», — сказал Роджер Хантер, менеджер программы НАСА по технологиям малых космических аппаратов в Исследовательском центре Эймса НАСА в Силиконовой долине в Калифорнии. «Команда очень успешно достигла наших целей и адаптировалась перед лицом проблем».
Делимся работой
Эксперимент с распределенной автономией космического корабля (DSA), проведенный на борту Starling, продемонстрировал способность роя космических кораблей оптимизировать сбор данных по всему рою. CubeSats проанализировали ионосферу Земли, выявив интересные явления и достигнув консенсуса между каждым спутником относительно подхода к анализу.
Разделяя наблюдательную работу между роем, каждый космический корабль может «разделять нагрузку» и наблюдать различные данные или работать вместе, чтобы обеспечить более глубокий анализ, снижая рабочую нагрузку на человека и поддерживая работу космического корабля без необходимости посылать новые команды с земли.
Успех эксперимента означает, что Старлинг является первым рой, который автономно распределяет информацию и операционные данные между космическими кораблями для разработки планов более эффективной работы, а также первой демонстрацией полностью распределенной бортовой системы рассуждений, способной быстро реагировать на изменения в научных наблюдениях.
Общение через рой
Рой космических кораблей нуждается в сети для связи друг с другом. Эксперимент Mobile Ad-hoc Network (MANET) автоматически создал сеть в космосе, позволяющую рою передавать команды и данные между собой и землей, а также совместно обмениваться информацией о других экспериментах.
Команда успешно выполнила все задачи эксперимента MANET, включая демонстрацию маршрутизации команд и данных одному из космических кораблей, испытывающих проблемы со связью между космосом и землей, что является ценным преимуществом совместного роя космических кораблей.
«Успех MANET демонстрирует надежность роя», — сказал Говард Кэннон, менеджер проекта Starling в НАСА Эймс. «Например, когда на одном из космических кораблей роя отключилось радио, мы «загрузили» космический корабль с другого направления, отправив на космический корабль команды, обновления программного обеспечения и другую важную информацию от другого члена роя».
Автономная роевая навигация
Навигация и работа по отношению друг к другу и к планете являются важной частью формирования роя космических кораблей. Оптический эксперимент Starling Formation-Flying, или StarFOX, использует звездные трекеры для распознавания члена роя, другого спутника или космического мусора на фоне звездного поля, а затем оценивает положение и скорость каждого космического корабля.
Этот эксперимент является первой опубликованной демонстрацией этого типа навигации роя, включая возможность одновременного отслеживания нескольких членов роя и возможность обмена наблюдениями между космическими кораблями, что повышает точность при определении орбиты каждого члена роя.
Ближе к концу миссии рой был маневрирован по эллипсу пассивной безопасности, и в этом формировании команда StarFOX смогла достичь революционной вехи, продемонстрировав способность автономно оценивать орбиты роя, используя только межспутниковые измерения с звездные трекеры космических кораблей.
Управление маневрами роя
Способность планировать и выполнять маневры с минимальным вмешательством человека является важной частью разработки более крупных групп спутников. Управление траекториями и маневрами сотен или тысяч космических аппаратов автономно экономит время и снижает сложность.
Бортовая система экспериментов по реконфигурации и поддержанию орбиты (ROMEO) проверяет планирование и выполнение бортовых маневров, оценивая орбиту космического корабля и планируя маневр на новую желаемую орбиту.
Экспериментальная группа успешно продемонстрировала способность системы определять и планировать изменение орбиты и работает над усовершенствованием системы, чтобы сократить использование топлива и продемонстрировать выполнение маневров. Команда продолжит адаптировать и развивать систему на протяжении всего срока миссии Старлинг.
Копаясь вместе
Теперь, когда основные цели миссии Starling выполнены, команда приступит к расширению миссии, известному как Starling 1.5, проверяя координацию космического движения в партнерстве с группировкой SpaceX Starlink, которая также обладает возможностями автономного маневрирования. В рамках проекта будет изучено, как созвездия, управляемые разными пользователями, могут обмениваться информацией через наземный узел, чтобы избежать потенциальных столкновений.
«Партнерство Starling с SpaceX — это следующий шаг в управлении большими сетями космических кораблей и понимании того, как две автономно маневрирующие системы могут безопасно работать вблизи друг друга. Поскольку количество действующих космических кораблей увеличивается с каждым годом, мы должны научиться управлять орбитальным движением. «, — сказал Хантер.
