Via Starling gaat NASA complexe zwermoperaties testen

NASA bereidt zich voor op de lancering van Starling, de eerste zwerm satellieten. In plaats van rechtstreeks met de vier Starling-kubussen te communiceren, sturen missie-operators instructies naar de zwerm als een enkele entiteit.

Als ze succesvol zijn, “hebben zwermen het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in de manier waarop we wetenschap bedrijven”, zegt Howard Cannon, NASA’s Starling Project Manager bij NASA Ames Research Center. “In plaats van één monolithisch ruimtevaartuig te hebben waarvan je afhankelijk bent om goed te functioneren, kun je verschillende kleinere, goedkopere ruimtevaartuigen hebben.”

De zwermen bieden NASA ook de mogelijkheid om wetenschappelijke gegevens van meerdere locaties te verzamelen met veel minder houvast dan traditionele sterrenbeelden.

HelioSwarm, bijvoorbeeld, is een missie van $ 250 miljoen die NASA van plan is in 2028 te lanceren om verstoring door zonnewind te bestuderen met behulp van negen satellieten. HelioSwarm-missiemanagers zullen communiceren met de door Northrop Grumman gebouwde spilsatelliet, die de operaties van acht kleinere ruimtevaartuigen, gebouwd door Blue Canyon Technologies, zal coördineren.

“De negen ruimtevaartuigen van HelioSwarm vormen een observatorium om de allereerste gelijktijdige multischaal-waarnemingen in de zonnewind te bieden die nodig zijn om ruimteplasmaturbulentie te begrijpen,” Harlan Spence, HelioSwarm-hoofdonderzoeker en directeur van het University of New Hampshire Institute for the Study of Earth, Ocean en Space, aldus per e-mail. “Verstoring is in wezen een proces met meerdere schalen en deze meerdere schalen moeten tegelijkertijd worden bemonsterd om te begrijpen hoe energie wordt overgedragen.”

Ondanks de belofte vormen zwermen in het algemeen en de missie van Starling in het bijzonder uitdagingen. Het valt nog te bezien of de communicatie-, navigatie- en autonomietechnologieën voldoende geavanceerd zijn voor zwermoperaties. NASA is van plan dit uit te zoeken tijdens de zes maanden durende Starling-missie door middel van een reeks experimenten.

groep experimenten

De eerste is een speciale mobiele netwerkervaring. De taakmanagers van Starling zullen testen of de kubussen van zes eenheden een dynamisch communicatienetwerk kunnen creëren en onderhouden.

“Als een satelliet buiten bereik gaat of uitvalt, hoe zorg je er dan voor dat het netwerk nog een bepaald niveau van betrouwbaarheid en doorvoer haalt? Koppelingen tussen satellieten op de S-band.” “Dat proberen we hier op te lossen Nasa.”

De volgende is het Starlink Formation-Flying Optical Experiment, ook bekend als StarFOX. Starling-satellieten vertrouwen op sterrenvolgers om naar verschillende configuraties te gaan en botsingen te voorkomen.

“Voor de eerste keer zullen we een zwerm de mogelijkheid geven om autonoom in de ruimte te navigeren zonder GPS, met behulp van de camera’s die zijn ingebed in deze vier aanwijzende kubussen”, zegt Simon D’Amico, die leiding geeft aan het Space Rendezvous Laboratory van Stanford University. “Door de metingen van deze camera’s te delen en te verwerken, kunnen we de banen van alle ruimtevaartuigen bepalen.”

De derde demo, Reconfiguration and Onboard Orbit Maintenance Experiments (ROMEO), zal testen of Starling-satellieten onafhankelijk kunnen manoeuvreren om hun doelen te bereiken.

“Gecoördineerd autonoom manoeuvreren is vereist voor toekomstige torens en zwermen waar communicatievertragingen en bandbreedtebeperkingen grondcontrole onpraktisch maken”, zegt Austin Propp, chief technology officer van Emergent Space Technologies. “ROMEO integreert Autopilot- en Navigator-vluchtsoftwareproducten om het behoud van autonome stations en de herconfiguratie van Starling Squadron te demonstreren.”

Terwijl de Starling-satellieten onafhankelijke operaties in een baan om de aarde uitvoeren, zal L3Harris Technologies een verscheidenheid aan planningsprogramma’s voor vluchtdynamiek op de grond uitvoeren.

“De software voor grondplanning is een referentie voor hoe goed autonome satellieten presteren in dit soort testscenario’s”, zegt Pravin Kurian, L3Harris General Manager voor Space Excellence.

Starlings nieuwste experiment, Distributed Spacecraft Independence, vertrouwt op kunstmatige intelligentie om plannen te maken op basis van ionosferische waarnemingen. Met GPS-ontvangers zullen de Starling-satellieten de dichtheid van de ionosfeer bewaken en verder gaan met het verkennen van gebieden met een bijzonder hoge of lage dichtheid. Cannon zei dat de Starling-satellieten “hun meettechnieken automatisch zouden aanpassen om te profiteren van hun relatieve posities.”

schieten

De Starling-missie wordt later dit jaar gelanceerd vanaf de Vandenberg Space Force Base in Californië, aan boord van een Firefly Aerospace Alpha-raket. De lancering, samen met zeven andere Cubesat-missies, is een demonstratie van NASA’s Venture Class-lanceringsdiensten.

Maar eerst is Firefly van plan om Flight 2 te voltooien, de tweede orbitale lanceringstest van het bedrijf. Firefly probeerde in september het eerste Alpha-ruimtevaartuig in een baan om de aarde te brengen, maar dat mislukte door het uitvallen van een van de vier Alpha-motoren.

Een nieuwe orbitale testvlucht is gepland voor juli. Daarna zal het bedrijf “zo snel als het kan” in de richting van de NASA-lancering gaan, zei Kim Jennett, marketingdirecteur van Firefly.

Voor Firefly is Starling “erg belangrijk voor het ontwikkelen van een langdurige samenwerking met NASA”, zei Tom Markusic, CEO van Firefly. “We zijn erg trots om deel uit te maken van dit programma.”

Wanneer de satellieten zich in een baan om de aarde bevinden, zal Blue Canyon Technologies, een dochteronderneming van Raytheon Technologies die ook de Starling-satellieten heeft vervaardigd, ondersteuning bieden bij missieoperaties.

“De missie geeft BCT de mogelijkheid om de veerkracht van ons missiebesturingssysteem te demonstreren, van grondplanning tot het ophalen en uploaden van missieplannen tot de tijdige levering van missiegegevens, terwijl we een constellatie van ruimtevaartuigen besturen”, zegt Stephanie Burke, directeur van de BCT Starling programma.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk in het nummer van SpaceNews van juni 2022.