Na tien maanden in een baan om de aarde demonstreerde de zwerm Starling-ruimtevaartuigen met succes de belangrijkste doelstellingen van zijn primaire missie, wat aanzienlijke prestaties betekende op het gebied van de mogelijkheden van zwermconfiguraties.

Op een dag kunnen zwermen satellieten worden gebruikt bij verkenning van de ruimte. Een autonoom netwerk van ruimtevaartuigen zou zelf kunnen navigeren, wetenschappelijke experimenten kunnen beheren en manoeuvres kunnen uitvoeren om te reageren op veranderingen in het milieu, zonder de last van aanzienlijke communicatievertragingen tussen de zwerm en de aarde.

"Het succes van de eerste missie van Starling vertegenwoordigt een mijlpaal in de ontwikkeling van autonome netwerken van kleine ruimtevaartuigen", zegt Roger Hunter, programmamanager voor NASA's Small Spacecraft Technology-programma bij NASA's Ames Research Center in Silicon Valley in Californië. "Het team is zeer succesvol geweest in het bereiken van onze doelstellingen en het aanpassen aan uitdagingen."

Het werk delen

Het Distributed Spacecraft Autonomy (DSA)-experiment, dat aan boord van Starling werd gevlogen, demonstreerde het vermogen van de ruimtevaartuigzwerm om de gegevensverzameling binnen de zwerm te optimaliseren. De CubeSats analyseerden de ionosfeer van de aarde door interessante verschijnselen te identificeren en tussen elke satelliet consensus te bereiken over een aanpak voor analyse.

Door observatiewerk binnen een zwerm te delen, kan elk ruimtevaartuig ‘de lading delen’ en verschillende gegevens observeren of samenwerken om diepere analyses te maken, waardoor de menselijke werklast wordt verminderd en het ruimtevaartuig aan het werk kan blijven zonder dat er nieuwe commando’s vanaf de grond nodig zijn. P>

Het succes van het experiment betekent dat Starling de eerste zwerm is die autonoom informatie en operationele gegevens tussen ruimtevaartuigen verspreidt om plannen te genereren om efficiënter te werken, en de eerste demonstratie van een volledig gedistribueerd redeneersysteem aan boord dat in staat is snel te reageren op veranderingen in wetenschappelijke waarnemingen.

Communiceren via de zwerm

Een zwerm ruimtevaartuigen heeft een netwerk nodig om met elkaar te kunnen communiceren. Het Mobile Ad-hoc Network (MANET)-experiment bracht automatisch een netwerk in de ruimte tot stand, waardoor de zwerm commando's kon doorgeven en gegevens tussen elkaar en de grond kon overbrengen, en samen informatie over andere experimenten kon delen.

Het team heeft met succes alle doelstellingen van het MANET-experiment voltooid, inclusief het demonstreren van routeringsopdrachten en gegevens naar een van de ruimtevaartuigen die problemen hebben met de communicatie tussen de ruimte en de grond, een waardevol voordeel van een coöperatieve zwerm ruimtevaartuigen.

"Het succes van MANET toont de robuustheid van een zwerm aan", zegt Howard Cannon, Starling-projectmanager bij NASA Ames. "Toen de radio bijvoorbeeld uitviel op een zwermruimtevaartuig, hebben we het ruimtevaartuig vanuit een andere richting 'zijwaarts geladen', waarbij we opdrachten, software-updates en andere essentiële informatie van een ander zwermlid naar het ruimtevaartuig stuurden."

Autonome zwermnavigatie

Navigeren en opereren in relatie tot elkaar en de planeet is een belangrijk onderdeel van het vormen van een zwerm ruimtevaartuigen. Starling Formation-Flying Optical Experiment, of StarFOX, gebruikt stertrackers om een ​​medezwermlid, een andere satelliet of ruimteschroot uit het achtergrondveld van sterren te herkennen en vervolgens de positie en snelheid van elk ruimtevaartuig te schatten.

Het experiment is de allereerste gepubliceerde demonstratie van dit soort zwermnavigatie, inclusief de mogelijkheid om meerdere leden van een zwerm tegelijkertijd te volgen en de mogelijkheid om observaties tussen het ruimtevaartuig te delen, waardoor de nauwkeurigheid wordt verbeterd bij het bepalen van de baan van elk zwermlid.

Tegen het einde van de missieoperaties werd de zwerm in een passieve veiligheidsellips gemanoeuvreerd, en in deze formatie kon het StarFOX-team een ​​baanbrekende mijlpaal bereiken, waarmee het vermogen werd gedemonstreerd om de banen van de zwerm autonoom te schatten met behulp van alleen intersatellietmetingen van de sterrentrackers van ruimtevaartuigen.

Zwermanoeuvres beheren

Het vermogen om manoeuvres te plannen en uit te voeren met minimale menselijke tussenkomst is een belangrijk onderdeel van de ontwikkeling van grotere satellietzwermen. Het autonoom beheren van de trajecten en manoeuvres van honderden of duizenden ruimtevaartuigen bespaart tijd en vermindert de complexiteit.

Het Reconfiguration and Orbit Maintenance Experiments Onboard (ROMEO)-systeem test de manoeuvreplanning en -uitvoering aan boord door de baan van het ruimtevaartuig te schatten en een manoeuvre naar een nieuwe gewenste baan te plannen.

Het experimentteam heeft met succes het vermogen van het systeem aangetoond om een ​​verandering in de baan te bepalen en te plannen en werkt aan het verfijnen van het systeem om het gebruik van drijfgassen te verminderen en de uitvoering van de manoeuvres te demonstreren. Het team zal het systeem blijven aanpassen en ontwikkelen tijdens de missieverlenging van Starling.

Samen zwermen

Nu de primaire missiedoelstellingen van Starling zijn voltooid, zal het team beginnen aan een missie-uitbreiding die bekend staat als Starling 1.5, waarbij de coördinatie van het ruimteverkeer wordt getest in samenwerking met de Starlink-constellatie van SpaceX, die ook over autonome manoeuvreermogelijkheden beschikt. Het project onderzoekt hoe constellaties die door verschillende gebruikers worden beheerd, informatie kunnen delen via een grondhub om mogelijke botsingen te voorkomen.

“Starlings partnerschap met SpaceX is de volgende stap in het exploiteren van grote netwerken van ruimtevaartuigen en het begrijpen hoe twee autonoom manoeuvrerende systemen veilig in de nabijheid van elkaar kunnen opereren. Naarmate het aantal operationele ruimtevaartuigen elk jaar toeneemt, moeten we leren hoe we het ruimteverkeer moeten beheren, " zei Hunter.

Geleverd door NASA