Δορυφόροι χωρίς GPS: Η επανάσταση της NASA με την αποστολή Starling

This post has already been read 8 times!

Η NASA δοκίμασε έναν νέο τρόπο αυτόνομης πλοήγησης στο διάστημα, χρησιμοποιώντας άλλα αντικείμενα ως «σημεία αναφοράς» αντί για τα παραδοσιακά συστήματα GPS.

Η αποστολή Starling της NASA πέτυχε ένα ακόμη σημαντικό ορόσημο στην ανάπτυξη αυτόνομων διαστημικών σκαφών, δοκιμάζοντας ένα νέο σύστημα που μπορεί να υπολογίζει τη θέση ενός δορυφόρου χρησιμοποιώντας άλλα αντικείμενα στο διάστημα ως σημεία αναφοράς.

Η τεχνολογία FALCON (Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation) αποτελεί ένα ακόμη βήμα προς την ανάπτυξη διαστημικών σκαφών που μπορούν να λειτουργούν με μεγαλύτερη ανεξαρτησία από τη Γη.

Καθώς η NASA προετοιμάζεται για ολοένα περισσότερες αποστολές πέρα από την τροχιά της Γης, τεχνολογίες όπως το FALCON θα μπορούσαν στο μέλλον να χρησιμοποιηθούν σε σμήνη δορυφόρων γύρω από τη Σελήνη, σε επιστημονικές αποστολές πολλών διαστημικών σκαφών, αλλά και σε επανδρωμένες αποστολές εξερεύνησης.

Πλοήγηση στο διάστημα χωρίς GPS

Οι περισσότεροι δορυφόροι χρησιμοποιούν το GPS για τον προσδιορισμό της θέσης τους. Ωστόσο, τα σήματα GPS γίνονται ιδιαίτερα περιορισμένα ή και μη διαθέσιμα κοντά στη Σελήνη και, ακόμη περισσότερο, στο βαθύ διάστημα.

Το FALCON αποτελεί κοινό πτητικό πείραμα της NASA και της EraDrive, μιας νεοφυούς εταιρείας που προέκυψε από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.

Το σύστημα συνδυάζει το λογισμικό πτήσης Era-Core και τους ενσωματωμένους αλγορίθμους της EraDrive με τις κάμερες του Starling και έναν ενσωματωμένο κατάλογο γνωστών αντικειμένων στο διάστημα.

Με αυτόν τον τρόπο, το διαστημικό σκάφος μπορεί να προσδιορίζει τη θέση και την τροχιά του χωρίς να εξαρτάται από το GPS, ενώ παράλληλα αποκτά καλύτερη εικόνα για τα αντικείμενα που βρίσκονται γύρω του.

«Το FALCON αποτελεί ακόμη μία επιτυχία για την αποστολή επίδειξης Starling. Τα αποτελέσματα μπορούν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στην παρακολούθηση της διαστημικής κυκλοφορίας, στην αποφυγή συγκρούσεων και στην ανάπτυξη εναλλακτικών συστημάτων πλοήγησης», δήλωσε ο Roger Hunter, υπεύθυνος του προγράμματος Small Spacecraft and Distributed Systems της NASA στο Ερευνητικό Κέντρο Ames.

Χρησιμοποιώντας άλλα αντικείμενα ως σημεία αναφοράς

Η δοκιμή του FALCON αξιοποίησε με νέο τρόπο τις κάμερες παρακολούθησης άστρων που διαθέτει το Starling.

Τέτοιου είδους όργανα χρησιμοποιούνται συνήθως στα διαστημικά σκάφη για τον εντοπισμό φωτεινών αντικειμένων, κυρίως άστρων, ώστε να προσδιορίζεται ο προσανατολισμός και η θέση του σκάφους.

Κατά τη διάρκεια των δοκιμών πλοήγησης, το FALCON συνέκρινε τα αντικείμενα που εντόπιζαν οι κάμερες του Starling —μεταξύ των οποίων άλλα διαστημικά σκάφη και διαστημικά θραύσματα— με έναν κατάλογο γνωστών αντικειμένων και τις προβλεπόμενες τροχιές τους.

Αφού τα αντικείμενα αναγνωρίζονταν και επιβεβαιώνονταν, το σύστημα μπορούσε να τα χρησιμοποιήσει ως σημεία αναφοράς για τον υπολογισμό της τροχιάς του Starling.

Σε ξεχωριστές δοκιμές, το FALCON κατάφερε επίσης να βελτιώσει τις εκτιμήσεις για τις τροχιές αντικειμένων που εντοπίζονταν από τις κάμερες του διαστημικού σκάφους.

Για το πείραμα, η ομάδα φόρτωσε στο Starling έναν πλήρη κατάλογο περίπου 20.000 διαστημικών αντικειμένων, μαζί με τις προβλεπόμενες τροχιές τους.

Το FALCON συνέκρινε στη συνέχεια αυτές τις προβλέψεις με τις πραγματικές παρατηρήσεις των καμερών. Συνδυάζοντας τα δύο σύνολα δεδομένων, το σύστημα μπόρεσε να υπολογίσει με μεγαλύτερη ακρίβεια τόσο τη θέση του Starling όσο και τις θέσεις άλλων αντικειμένων.

Μάλιστα, μέσα σε μόλις τρεις ημέρες, το FALCON βελτίωσε τις εκτιμήσεις για τις τροχιές περισσότερων από 200 αντικειμένων, χωρίς να απαιτείται παρέμβαση από χειριστές στη Γη.

Ένα σημαντικό βήμα στην αυτόνομη οπτική πλοήγηση

Η δυνατότητα του FALCON να προσδιορίζει αυτόνομα την τροχιά του αποτελεί σημαντικό ορόσημο για την πλοήγηση διαστημικών σκαφών με τη χρήση οπτικών καμερών και άλλων αντικειμένων του διαστήματος ως σημείων αναφοράς.

Παράλληλα, τα πειράματα ενημέρωσης του ενσωματωμένου καταλόγου έδειξαν ότι το Starling μπορούσε να δημιουργεί ακριβέστερες προβλέψεις για τη θέση άλλων αντικειμένων σε σχέση με τα αρχικά δεδομένα που είχαν αποσταλεί από επίγειους σταθμούς.

Η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμη στις μελλοντικές αποστολές ανθρώπων στη Σελήνη και τον Άρη, όπου ενδέχεται να απαιτούνται ομάδες συνεργαζόμενων διαστημικών σκαφών για την υποστήριξη των αποστολών στην επιφάνεια.

Η ακριβής γνώση της θέσης των διαστημικών σκαφών είναι επίσης κρίσιμη για πολλές επιστημονικές αποστολές, καθώς οι ερευνητές πρέπει να γνωρίζουν με ακρίβεια από πού προέρχονται οι μετρήσεις που συλλέγονται από διαφορετικά σημεία του διαστήματος.

Παράλληλα, στον τομέα της διαχείρισης της διαστημικής κυκλοφορίας, η αυτόνομη πλοήγηση και η δυνατότητα ενημέρωσης των καταλόγων απευθείας από το ίδιο το διαστημικό σκάφος θα μπορούσαν να μειώσουν την εξάρτηση από επίγεια δίκτυα και να συμβάλουν στην καλύτερη πρόληψη πιθανών συγκρούσεων.

Το επόμενο βήμα: δορυφόροι που συνεργάζονται μεταξύ τους

Το πείραμα FALCON αποτελεί επίσης παράδειγμα της προσπάθειας της NASA να μεταφέρει νέες διαστημικές τεχνολογίες από το ερευνητικό στάδιο σε εμπορικές εφαρμογές.

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας ξεκίνησε ως πρόγραμμα συνεργασίας του πανεπιστημιακού χώρου για την ανάπτυξη τεχνολογιών μικρών δορυφόρων και στη συνέχεια οδήγησε στη δημιουργία της EraDrive, η οποία αναπτύσσει και εμπορευματοποιεί το λογισμικό Era-Core και σχετικό εξοπλισμό.

Η αποστολή Starling προσέφερε ένα πραγματικό περιβάλλον δοκιμών, δείχνοντας πώς προηγμένο λογισμικό πτήσης μπορεί να μετατρέψει τους δορυφόρους σε πιο αυτόνομους «πλοηγούς» στο διάστημα.

Το επόμενο στάδιο αναμένεται να είναι ακόμη πιο ενδιαφέρον. Η Starling, η οποία εκτοξεύθηκε το 2023, πρόκειται να επεκτείνει το πείραμα FALCON χρησιμοποιώντας το Era-Core.

Τα τέσσερα διαστημικά σκάφη που αποτελούν το σμήνος θα μπορούν να μοιράζονται μεταξύ τους πληροφορίες παρακολούθησης και να συνεργάζονται για να υπολογίζουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τις θέσεις τους.

Από το GPS στην αυτόνομη πλοήγηση

Η συγκεκριμένη τεχνολογία δείχνει προς μια νέα εποχή για την εξερεύνηση του διαστήματος. Αν οι δορυφόροι μπορούν να γνωρίζουν πού βρίσκονται χρησιμοποιώντας τις κάμερές τους και άλλα αντικείμενα ως σημεία αναφοράς, τότε οι μελλοντικές αποστολές θα μπορούν να λειτουργούν πολύ πιο ανεξάρτητα από τη Γη.

Και όσο η ανθρωπότητα επεκτείνει την παρουσία της από τη Γη στη Σελήνη και, αργότερα, στον Άρη, αυτή η ανεξαρτησία μπορεί να αποδειχθεί όχι απλώς χρήσιμη, αλλά απαραίτητη.

Πηγή: NASA | Αναδημοσίευση και απόδοση στα ελληνικά: ultragreek.com