NASA зробило важливий крок до створення автономної космічної навігації, яка не залежить від GPS. Під час експерименту FALCON чотири супутники місії Starling використовували власні камери та каталог космічних об’єктів, щоб визначати своє положення відносно інших супутників.
Технологія може стати особливо цінною для майбутніх польотів до Місяця, Марса та інших віддалених районів космосу, де звичайна супутникова навігація Землі вже не є надійним орієнтиром.
Як супутник може знайти себе без GPS
GPS чудово працює для більшості навігаційних завдань на Землі та в навколоземному просторі. Проте чим далі космічний апарат віддаляється від нашої планети, тим менше користі він може отримати від системи, створеної насамперед для навігації поблизу Землі. Саме цю проблему NASA намагається вирішити за допомогою FALCON — Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation.
Експеримент встановлений на чотирьох невеликих супутниках місії Starling, які працюють на низькій навколоземній орбіті. Їхні камери спостерігають за іншими супутниками та космічними об’єктами. Потім отримані зображення порівнюються з інформацією у бортовому каталозі.
Ідея нагадує орієнтування за знайомими орієнтирами, тільки замість гір, будівель чи дорожніх знаків космічний апарат використовує супутники.
На борту зберігається каталог із тисячами об’єктів
FALCON використовує базу даних, у якій міститься інформація приблизно про 20 тисяч космічних об’єктів. Дані походять із відкритих записів Міністерства оборони США.
Камери Starling спостерігають за об’єктами навколо супутників, після чого система намагається ідентифікувати їх за каталогом. Якщо об’єкт вдається підтвердити, він стає своєрідною точкою відліку. Використовуючи кілька таких орієнтирів, FALCON може розрахувати власну орбіту.
Причому ключовою особливістю є автономність. Для визначення положення не потрібно постійного втручання операторів на Землі. NASA називає цю можливість першою для космічного апарата, який за допомогою оптичних камер визначає власну орбіту, орієнтуючись на відносне положення інших об’єктів у космосі.
Супутники навчилися не лише орієнтуватися, а й стежити за космосом
FALCON має ще одне важливе призначення — моніторинг космічного середовища, або Space Situational Awareness. На навколоземній орбіті вже перебувають тисячі супутників, фрагментів космічного сміття та інших об’єктів. Їхня кількість постійно збільшується, тому космічний апарат повинен добре розуміти, що саме знаходиться поруч.
Під час експериментів FALCON автономно аналізував траєкторії приблизно 200 окремих об’єктів. За три дні система змогла уточнити інформацію про їхній рух, причому без участі наземних операторів. За даними NASA, отримані результати навіть у деяких випадках дозволяли прогнозувати положення об’єктів краще, ніж оцінки, отримані наземними станціями.
Це може мати велике значення для майбутнього космічного руху, адже точніша інформація про траєкторії допомагає завчасно виявляти потенційні небезпечні зближення.
Чому це важливо для Місяця
Найцікавіше застосування технології очікує далеко за межами низької навколоземної орбіти. NASA планує повернення людей на поверхню Місяця та розвиток інфраструктури в його околицях. У таких умовах автономна навігація може стати критично важливою.
Навколомісячний простір відрізняється від навколоземного. Тут немає такої кількості навігаційних супутників, як біля Землі, а гравітаційне поле Місяця має свої особливості.
Зокрема, неоднорідності розподілу маси всередині Місяця — так звані маскони — можуть впливати на орбіти супутників. Через це точне прогнозування руху апаратів навколо Місяця стає складнішим. Автономна система, здатна орієнтуватися за іншими космічними об’єктами, могла б стати додатковим інструментом для таких місій.
NASA продовжить експеримент до 2028 року
Місія Starling працює вже близько трьох років. Спочатку технологічна демонстрація мала завершитися раніше, але NASA вирішило продовжити її щонайменше до 2028 року, щоб отримати більше даних.
Чотири супутники перебувають приблизно на висоті 565 км над Землею. Це трохи вище, ніж передбачалося спочатку. Причиною стали міркування щодо безпеки: початкова орбіта могла створювати ризик зближення з супутниками Starlink, які працюють на дещо нижчій висоті.
Таким чином, Starling одночасно демонструє можливості автономної навігації та роботи в дедалі більш насиченому космічному середовищі.
Наступний крок — Місяць і Марс
Поки FALCON випробовується поблизу Землі, NASA вже розглядає значно масштабніші сценарії його використання. Технологія може допомогти створювати групи супутників навколо Місяця, координувати розподілені наукові місії та забезпечувати навігацію під час майбутніх пілотованих польотів.
У перспективі подібний підхід може бути корисним і для Марса. Там залежність від наземних систем ще менш практична через величезну відстань між планетою та Землею. Окрім навігації, автономні системи можуть допомогти контролювати рух космічних апаратів і зменшувати ризик зіткнень.
Фактично NASA намагається навчити космічні апарати самостійно розуміти, де вони перебувають і що відбувається навколо них. І якщо нинішні експерименти успішно масштабують для міжпланетних місій, це може стати одним із ключових елементів майбутньої автономної космонавтики.
Джерело: portaltele.com.ua