Эксперимент NASA по групповому полету спутников, **StarFOX**, демонстрирует потенциал автономной навигации для **спутниковых роев**. В этом эксперименте участвуют четыре кубсата, известные как Starling, которые рассчитывают свои орбиты, комбинируя визуальные изображения от звездных датчиков с алгоритмами робототехники.
"Такая система визуальной навигации на рое спутников может использоваться для навигации вокруг Земли", - сказал Симеоне Д'Амико, доцент Стэнфордского университета по аэронавтике и астронавтике и основатель лаборатории космических рандеву Стэнфорда, в интервью SpaceNews. "Поскольку мы не используем GPS, ее можно использовать для полетов вокруг Луны или Марса с более высоким уровнем автономности".
Операторы миссии общаются со Starling, запущенным на ракете Rocket Lab Electron в июле 2023 года, как с единым целым. StarFOX - один из четырех экспериментов, оценивающих технологии связи, навигации и автономности для будущих роев. Успех Starling побудил NASA продлить миссию до декабря 2025 года.
Предыдущие испытания навигации на основе зрения включали один наблюдающий спутник и одну цель, причем наблюдающий знал начальное местоположение цели. StarFOX продемонстрировал, что четыре спутника могут автономно ориентироваться "без предварительной информации и без маневров для повышения точности навигации", - пояснил Д'Амико.
Ключ к успеху StarFOX заключается в наборе алгоритмов, называемых системой абсолютного и относительного измерения траектории только по углам (ARTMS). ARTMS сочетает в себе алгоритмы обработки изображений и начального определения орбиты с алгоритмом, который со временем уточняет оценки состояния роя.
"Мы узнали, какие точности можно достичь с помощью типичных звездных датчиков, используемых на малых спутниках", - поделился Д'Амико. "И мы узнали, как мы можем улучшить эту производительность, например, обмениваясь этими визуальными измерениями, которые берутся несколькими наблюдателями".
Спутники Starling обмениваются данными через межспутниковые каналы связи. "Если несколько наблюдателей видят общую цель в поле зрения, обмен этими измерениями и их объединение в наши алгоритмы позволяет точнее и быстрее определить орбиту этого объекта", - сказал Д'Амико. Он добавил, что обмен данными также улучшает знания каждого спутника о своей собственной орбите.
StarFOX также подчеркнул важность строгих испытаний. "Мы узнали о важности комплексного тестирования с использованием оборудования в реальном времени, проводимого на земле до полета", - заявил Д'Амико. "Чтобы уложиться в ограничения бюджета и времени, мы проводили отдельные модульные тесты и отказались от некоторых интегрированных тестов, которые дали бы нам полную уверенность в выполнении экспериментов".
В начале миссии Starling бортовое программное обеспечение вышло из строя. Инженер-программист Исследовательского центра Эймса NASA решил эту проблему, выделив дополнительную память, используя инженерную модель на земле.