NASA научило спутник определять своё положение без GPS — по другим объектам на орбите
Аппарат Starling с помощью системы FALCON сопоставил наблюдения камер с каталогом из 20 000 космических объектов и за 3 дня уточнил орбиты более 200 из них без участия операторов с Земли
NASA испытало на спутнике Starling систему автономной навигации FALCON (Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation), которая позволяет определять положение аппарата без GPS и любых других навигационных сетей. Вместо внешнего сигнала система использует камеры самого спутника: она распознаёт другие космические объекты, сопоставляет их с известным каталогом и по их положению вычисляет собственную орбиту.
В основе FALCON лежат обычные камеры звёздного датчика Starling — приборы, которые обычно определяют ориентацию аппарата по известным ярким объектам на небе. NASA и компания EraDrive, созданная на базе Стэнфордского университета, дополнили их программным обеспечением Era-Core и алгоритмами обработки данных. Аппарат получил каталог из 20 000 космических объектов с расчётными орбитами, после чего сопоставлял его с собственными наблюдениями, включая другие спутники и фрагменты космического мусора.
В ходе эксперимента FALCON не только определила положение Starling, но и самостоятельно уточнила орбиты наблюдаемых объектов. За 3 дня система улучшила данные более чем о 200 объектах без вмешательства операторов с Земли. Полученные оценки положения объектов оказались точнее тех прогнозов, которыми аппарат располагал изначально.
В пресс-релизе NASA отмечает, что возможность самостоятельного определения собственной орбиты по относительному положению других объектов, стало первым подобным результатом для космического аппарата с оптическими камерами.
Такая схема особенно важна за пределами земной орбиты, где система GPS либо недоступна, либо не может использоваться как основной источник навигационных данных. Автономные спутники смогут работать в группах без постоянной зависимости от наземной инфраструктуры. Для навигации в будущих лунных и марсианских миссий это позволит координировать несколько аппаратов, а в научных программах — точнее определять положение каждого спутника при совместных измерениях. Та же технология может использоваться для мониторинга космического движения и предотвращения столкновений.
Starling — экспериментальная миссия NASA из 4 малых спутников, запущенных в 2023 году. Позднее в этом году агентство планирует продолжить испытания FALCON: 4 аппарата будут обмениваться данными о наблюдаемых объектах и совместно уточнять собственное положение. В перспективе автономная навигация такого типа позволит создавать распределённые группировки спутников, которым не придётся постоянно получать навигационные данные с Земли: сами аппараты смогут наблюдать окружающее пространство, уточнять положение друг друга и обновлять сведения об объектах на орбите.