Инженеры из Университета Кентукки продемонстрировали технологию, которая в будущем может позволить спутникам удерживать строго заданное взаимное расположение без использования двигателей и расхода топлива. В лабораторном эксперименте три аппарата поддерживали строй, воздействуя друг на друга исключительно магнитными полями.
Работа, выполненная при поддержке NASA, Национального научного фонда США и Управления научных исследований ВВС США, принята к публикации в сентябрьском выпуске журнала Aerospace Science and Technology за 2026 год.
Технология относится к направлению электромагнитного формационного полёта (Electromagnetic Formation Flying, EMFF). Её идея заключается в том, что каждый спутник оснащается электромагнитными катушками. При прохождении тока они создают магнитные поля, которые взаимодействуют с полями соседних аппаратов. В результате спутники могут притягиваться или отталкиваться друг от друга без физического контакта и без включения двигателей.
Подобные системы ранее рассматривались для двух аппаратов, однако с увеличением количества «участников» возникает проблема: каждый спутник начинает одновременно взаимодействовать с несколькими соседями, а калибровка и управление быстро становятся крайне сложными.
Авторы новой работы предложили решение с использованием переменных магнитных полей. Вместо постоянного тока катушки питаются синусоидальными сигналами разных частот. Спутники взаимодействуют только в том случае, если используют одинаковую частоту. Благодаря этому разные пары аппаратов могут обмениваться магнитным воздействием независимо друг от друга.
Такой подход позволяет отказаться от единого центрального контроллера. Каждый спутник принимает решения на основе данных только о ближайших соседях, что значительно упрощает масштабирование системы для крупных группировок.
Для проверки идеи исследователи создали экспериментальную установку из трёх мобильных модулей на воздушных направляющих с минимальным трением. Каждый модуль получил электромагнитную катушку, батареи, электронику управления, микроконтроллер Arduino Due, систему беспроводной связи и лазерные датчики расстояния.
В ходе испытаний центральный модуль одновременно работал на двух частотах, а два крайних — каждый на одной из них. Это позволило центральному аппарату независимо взаимодействовать с обоими соседями и подтвердить работоспособность предложенной схемы.
Система смогла выйти на заданную конфигурацию менее чем за 30 секунд. Максимальная ошибка удержания строя не превышала сантиметра, а средняя ошибка оказалась меньше миллиметра.
Полученные результаты хорошо совпали с компьютерным моделированием, хотя исследователи отмечают влияние реальных факторов, включая помехи датчиков, ограничения по току, возможные перекосы оборудования и неучтённые магнитные эффекты.
Авторы подчёркивают, что речь пока что не идёт о полноценной замене космических двигателей. Традиционные двигательные установки по-прежнему потребуются для вывода аппаратов на орбиту, коррекции орбиты и выполнения сложных манёвров. Новая технология предназначена именно для удержания взаимного положения спутников после того, как они уже заняли рабочую конфигурацию.
Это особенно важно для будущих космических проектов, которые всё чаще рассматривают использование не одного крупного аппарата, а целых групп небольших спутников. Такие системы могут работать как единый инструмент. Например, распределённый космический телескоп способен использовать несколько аппаратов, расположенных на строго заданных расстояниях, фактически создавая виртуальный инструмент гораздо большего размера.
Аналогичные требования предъявляются к космическим интерферометрам, детекторам гравитационных волн и другим научным системам, где точность взаимного расположения аппаратов напрямую определяет качество измерений.
Исследователи считают, что следующим этапом должны стать тесты в трёхмерном пространстве, создание систем управления и последующая проверка технологии непосредственно на орбите. Тем не менее уже сейчас эксперимент впервые показал работоспособность электромагнитного управления группой из трёх аппаратов — именно тот уровень сложности, на котором проявляются основные проблемы подобных систем.
Если технологию удастся масштабировать для реальных космических миссий, то она позволит увеличить срок службы спутниковых группировок, уменьшить расход топлива и снизить риск загрязнения чувствительных научных приборов продуктами работы двигателей. Для будущих космических телескопов, систем наблюдения Земли и распределённых орбитальных комплексов это может стать одной из ключевых технологий следующего поколения.