美国宇航局的星形蜂群成功开创了自主太空旅行

   日期:2024-10-15     来源:本站    作者:admin    浏览:101    

  

  

  Starling的成功任务展示了卫星群在自主导航和操作方面的潜力,为先进的空间交通协调铺平了道路。资料来源:Blue Canyon Technologies/NASA

  星城飞船群已经完成了主要任务,展示了汽车领域的突破自主卫星操作和导航,为未来与SpaceX的协作空间交通管理奠定了基础。

  在轨道上运行了10个月后,星宿飞船群成功地展示了其主要任务的关键目标,代表了群配置能力方面的重大成就。

  有一天,成群的卫星可能会被用于深空探测。一个自主的航天器网络可以自我导航,管理科学实验,并执行机动以应对环境变化,而不会造成群与地球之间通信延迟的负担。

  位于加州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心负责美国宇航局小型航天器技术项目的项目经理罗杰·亨特说:“Starling初始任务的成功代表了小型航天器自主网络发展的里程碑式成就。”“团队在实现我们的目标和适应挑战方面非常成功。”

  分担工作

  在Starling上进行的分布式航天器自治(DSA)实验,证明了航天器群在整个群体中优化数据收集的能力。立方体卫星通过识别有趣的现象并在每个卫星之间就分析方法达成共识来分析地球电离层。

  通过在一个群中共享观测工作,每个航天器可以“共享负载”,观察不同的数据或一起工作以提供更深入的分析,减少人工工作量,并在不需要从地面发送新命令的情况下保持航天器工作。

  实验的成功意味着Starling是第一个在航天器之间自主分发信息和操作数据以生成更有效工作计划的群体,也是第一个完全分布式的机载推理系统的演示,该系统能够对科学观测的变化做出快速反应。

  组成星宿群的四艘立方体卫星在自主操作方面取得了成功,完成了所有关键任务目标。来源:美国国家航空航天局

  跨群通信

  一群航天器需要一个网络来相互通信。移动自组网(MANET)实验自动在太空中建立网络,允许蜂群在彼此和地面之间中继命令和传输数据,以及合作共享其他实验的信息。

  该团队成功地完成了所有的MANET实验目标,包括向一个在空间与地面通信中遇到问题的航天器演示路由命令和数据,这是合作航天器群的宝贵利益。

  NASA艾姆斯星城项目经理霍华德·坎农说:“MANET的成功证明了蜂群的健壮性。”“例如,当一个蜂群飞船上的无线电故障时,我们从另一个方向‘侧载’飞船,从另一个蜂群成员向飞船发送命令、软件更新和其他重要信息。”

  汽车无名群导航

  在彼此之间以及与行星之间进行导航和操作是形成航天器群的重要组成部分。椋鸟编队飞行光学实验,或StarFOX,使用恒星跟踪器从恒星的背景场中识别同伴群成员,其他卫星或空间碎片,然后估计每个航天器的位置和速度。

  该实验是首次公开展示这种类型的群体导航,包括同时跟踪群体多个成员的能力,以及在航天器之间共享观测结果的能力,提高了确定每个群体成员轨道的准确性。

  在任务操作接近尾声时,星群被机动到一个被动安全椭圆,在这个编队中,StarFOX团队能够实现一个开创性的里程碑,展示了仅使用航天器恒星跟踪器的卫星间测量就能自主估计星群轨道的能力。

  群机动管理

  以最小的人为干预计划和执行机动的能力是发展更大的卫星群的重要组成部分。自主管理数百或数千个航天器的轨迹和机动可以节省时间并降低复杂性。

  航天器重构和轨道维护实验(ROMEO)系统通过估算航天器轨道和规划到新的期望轨道的机动来测试航天器机动规划和执行。

  实验小组已经成功地演示了该系统确定和计划轨道变化的能力,并正在努力改进该系统,以减少推进剂的使用,并演示执行机动。该团队将在星城号任务扩展期间继续调整和开发该系统。

  聚集在一起

  现在Starling的主要任务目标已经完成,该团队将开始一项名为Starling 1.5的任务扩展,与SpaceX的Starlink星座合作测试空间交通协调,该星座也具有自主机动能力。该项目将探索由不同用户操作的星座如何通过地面枢纽共享信息,以避免潜在的碰撞。

  “Starling与SpaceX的合作是运营大型航天器网络的下一步,并了解两个自主机动系统如何在彼此附近安全运行。随着每年运行航天器数量的增加,我们必须学会如何管理轨道交通。”

  美国宇航局的小型航天器技术计划,总部设在艾姆斯,隶属于美国宇航局的空间技术任务理事会(STMD),资助和管理Starling任务。蓝峡谷技术公司设计和制造了航天器巴士,并提供任务操作支持。美国火箭实验室公司提供发射和集成服务。支持Starling有效载荷实验的合作伙伴包括位于加利福尼亚州斯坦福大学的空间交会实验室、科罗拉多州丹佛市的约克空间系统公司(前身为新兴空间技术公司)、德克萨斯州奥斯汀的CesiumAstro公司、佛罗里达州墨尔本的L3Harris技术公司。DSA实验的资金支持是由NASA在STMD内的游戏改变发展计划提供的。支持Starling任务延期的合作伙伴包括加利福尼亚州霍桑的SpaceX公司,美国宇航局的联合评估风险分析(CARA)计划和商务部。SpaceX管理Starlink卫星星座和防撞地面系统。

 
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