NASA успішно протестувала на супутнику Starling систему автономної навігації FALCON, яка дає змогу космічному апарату визначати власне положення без GPS та інших зовнішніх навігаційних мереж. Для цього система використовує камери супутника, за допомогою яких розпізнає інші об’єкти в космосі та порівнює їх із даними відомого каталогу.

Як працює автономна навігація FALCON

FALCON — скорочення від Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation. Технологія базується на звичайних камерах зоряного датчика, встановлених на супутниках Starling.

Зазвичай такі камери допомагають визначати орієнтацію космічного апарата за яскравими об’єктами на небі. NASA спільно з компанією EraDrive, створеною на базі Стенфордського університету, доповнила обладнання програмним забезпеченням Era-Core та спеціальними алгоритмами обробки даних.

На борту Starling зберігався каталог приблизно з 20 тисяч космічних об’єктів, для яких були відомі розрахункові орбіти. Система порівнювала ці дані з власними спостереженнями, зокрема за іншими супутниками та фрагментами космічного сміття.

Супутник сам уточнював дані про орбіти

Під час випробування FALCON не лише змогла визначити положення Starling, а й самостійно оновлювала інформацію про об’єкти, які спостерігала.

За три дні система без участі операторів із Землі уточнила орбітальні дані більш ніж для 200 космічних об’єктів. Отримані оцінки виявилися точнішими за початкові дані, з яких супутник розпочав спостереження.

За даними NASA, це перший подібний результат для космічного апарата, який використовує оптичні камери для автономного визначення власної орбіти на основі взаємного положення інших об’єктів.

Навіщо супутникам навігація без GPS

Автономна навігація особливо важлива для місій за межами навколоземної орбіти. У таких умовах GPS або інші супутникові навігаційні системи можуть бути недоступними чи непридатними як основне джерело навігаційних даних.

Незалежність від зовнішньої навігаційної інфраструктури також може дозволити супутникам працювати більш автономно та координувати свої дії без постійного втручання наземних операторів.

У майбутніх місіях до Місяця та Марса така технологія може використовуватися для координації груп космічних апаратів. Для наукових програм автономна навігація потенційно допоможе точніше визначати положення супутників під час спільних вимірювань.

Ще один можливий напрям — відстеження руху космічних об’єктів і запобігання небезпечним зближенням та зіткненням.

Інші альтернативи GPS

NASA не єдина організація, яка працює над навігаційними технологіями, незалежними від GPS.

Американська компанія Xona Space Systems розробляє систему Pulsar, яка передбачає створення окремого угруповання з 258 супутників на низькій навколоземній орбіті. Очікується, що вона забезпечуватиме позиціонування з точністю до кількох сантиметрів.

На відміну від Pulsar, FALCON не потребує розгортання спеціальної навігаційної супутникової мережі. Система використовує вже наявні об’єкти як орієнтири.

NASA продовжить випробування FALCON

Місія Starling складається з чотирьох малих супутників, які NASA запустила у 2023 році. Пізніше агентство планує продовжити випробування FALCON.

Наступний етап передбачатиме спільну роботу чотирьох апаратів. Вони обмінюватимуться інформацією про спостережувані об’єкти та разом уточнюватимуть власне положення.

У перспективі подібний підхід може стати основою для створення розподілених супутникових угруповань. Такі апарати зможуть самостійно спостерігати за навколишнім космічним простором, уточнювати положення один одного та оновлювати інформацію про об’єкти на орбіті без постійної залежності від навігаційних даних із Землі.