Обычные звездные датчики фотографируют далекие светила, чтобы определить ориентацию аппарата в пространстве. Но в их поле зрения регулярно попадают пролетающие мимо спутники и фрагменты космического мусора. В рамках эксперимента FALCON алгоритмы сохранили эти попутные снимки и сопоставили их с бортовой базой данных, содержащей орбитальные параметры примерно 20 тысяч известных объектов.
Ориентироваться в космосе можно по космическому мусору и без GPS
Спутник из группировки NASA Starling продемонстрировал новый метод автономной навигации: он определил собственную орбиту без сигнала GPS. В процессе эксперимента спутник фиксировал пролетающие рядом космические аппараты и обломки и сравнил их с загруженным каталогом. Это первый случай успешной оптической навигации по рукотворным объектам.
Иллюстрация, на которой изображены четыре кубсата Starling. NASA
Космический мусор. Околоземное пространство быстро заполняется рукотворными объектами. Сегодня специальные службы отслеживают траектории около 46 тысяч крупных спутников и фрагментов. Но это лишь малая часть проблемы: на орбите находятся сотни тысяч мелких обломков размером от одного сантиметра. Они слишком малы для постоянного наблюдения с Земли, но представляют смертельную угрозу для аппаратов из-за гигантской скорости.
Компьютерная модель распределения космических объектов в околоземном пространстве, согласно описанию NASA 95% из них являются мусором.
Распознанные спутники и обломки сыграли роль подвижных ориентиров. Бортовой компьютер проанализировал геометрическое смещение объектов относительно камеры, сопоставил их с расчетными траекториями и на основе математических моделей вычислил собственное местоположение и скорость. Для работы системе не потребовались ни сигналы спутниковой навигации, ни команды с Земли. Важно подчеркнуть, что прибор не узнавал мусор по внешнему виду: он сверял измеренное направление с заранее вычисленной траекторией движения конкретного тела из каталога.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Как говорит Роджер Хантер, руководитель программы малых космических аппаратов NASA: «FALCON — это успех демонстрационной миссии Starling. Результаты эксперимента могут иметь далеко идущие последствия для наблюдения за космическим движением на орбите, предотвращения столкновений и создания альтернативных систем навигации».
Автономный каталог и перспективы дальнего космоса
Четыре кубсата Starling в двух возможных формациях. (вверху) «Жемчужная нить», (внизу) «Эллипсы пассивной безопасности».
Система показала эффективную работу и в обратном направлении. За три дня автономной работы аппарату удалось уточнить орбитальные параметры более 200 наблюдаемых объектов, исправив погрешности исходной базы данных без участия наземных операторов. Корректировка каталога непосредственно на борту позволяет значительно быстрее обновлять сведения о космическом трафике и своевременно предупреждать опасные сближения спутников.
Результаты эксперимента важны для будущего освоения Луны и Марса, где нет покрытия GPS. Но перенести технологию на другие планеты в неизменном виде не получится: там пока нет плотного каталога рукотворных объектов. В конце 2026 года NASA планирует объединить четыре спутника Starling в единую сеть, чтобы они могли совместно обмениваться навигационными данными.
Загружаем