Концепция "роя спутников", при которой такая группа работает сообща, является новой тенденцией в космической технике. Хотя отдельные спутники предоставляют важные данные для связи, прогнозирования погоды и научных исследований, их возможности по своей сути ограничены. Однако, как отмечают эксперты, рои спутников являются более экономичным вариантом, чем массивные дорогостоящие одиночные спутники. Кроме того, такой подход потенциально может повысить точность, гибкость и автономность.
Инженеры из Стэнфорда впервые провели на орбите испытания автономной спутниковой навигации swarm, используя 2D-камеры и алгоритмы космической робототехники, создали навигационную систему, способную управлять несколькими спутниками, используя только визуальные данные.
Как сообщается, исследователи из лаборатории космических исследований Стэнфордского университета провели первое на космической орбите испытание автономной спутниковой навигации, известное как оптический эксперимент Starling Formation-Flying Optical Experiment (StarFOX).
“Starling - это первая в истории демонстрация автономного роя спутников”, - сказал Симон Д'Амико, доцент кафедры аэронавтики и астронавтики Стэнфордского университета. Он добавил: “Преимущества включают в себя повышенную точность, охват, гибкость, надежность и потенциально новые задачи, которые еще не были поставлены”.
Одиннадцать лет исследований и разработок команды Д'Амико принесли свои плоды в результате этого успешного испытания. Четыре небольших спутника (CubeSats) успешно маневрировали как группа, используя для расчета их орбит только визуальные измерения с бортовых камер.
Каждый спутник оснащен 2D-камерой, которая помогает в точной навигации и предотвращении любых столкновений. Подобно тому, как моряки привыкли ориентироваться по небесным телам, эти спутники используют фиксированное расположение звезд для определения своего направления. После этого передовые бортовые алгоритмы преобразуют эти наблюдения в точные орбитальные данные. “Эти углы затем обрабатываются на борту с помощью точных моделей взаимодействия, основанных на физике, для оценки положения и скорости спутников относительно планеты, находящейся на орбите; в данном случае, Земля, но Луна, Марс или другие планетарные объекты также будут работать”, - поясняется в пресс–релизе Стэнфордского университета.
Как указывается, участвовавшие в эксперименте спутники были оснащены системой измерения абсолютной и относительной траектории (ARTMS) для точного измерения. ARTMS использует три инновационных космических алгоритма, а именно обработку изображений, пакетное определение орбиты и последовательное определение орбиты. Алгоритм обработки изображений идентифицирует различные небесные объекты и отслеживает их, вычисляя их угловое положение. Метод пакетного определения орбиты использует эти углы для расчета ориентировочного орбитального маршрута для каждого спутника. Наконец, алгоритм последовательного определения орбиты постоянно обновляет спутниковые траектории, используя новые данные изображений для управления автономными системами.
На сегодняшний день обеспечение точной и надежной навигации для множества спутников сопряжено со значительными технологическими трудностями. Современные подходы основаны на наземных технологиях и имеют ограниченные возможности за пределами орбиты Земли. Более того, ни один из них не позволяет избежать образования космического мусора.
Как указывают исследователи, в ближайшем будущем эта первая автономная навигационная система swarm может проложить путь к развертыванию целой флотилии спутников для сбора точных научных данных и наблюдений Земли.
Исследователи представили свои предварительные результаты исследования StarFOX на конференции Small Satellite Conference в Логане, штат Юта.
Результаты исследования были загружены на сервер arXiv .
