Ученые Стэнфорда разработали систему автономного управления роем спутников

Система StarFOX использует визуальные данные и беспроводную связь для навигации и координации движения спутников

В ближайшем будущем группы небольших спутников, объединенные в рой, могут стать заменой крупным и дорогостоящим космическим спутникам, обеспечивая повышенную точность, манёвренность и автономность. Исследователи из Лаборатории космических сближений Стэнфордского университета совершили значительный прорыв в этой области, успешно проведя первое орбитальное испытание прототипа системы, которая управляет роем спутников с помощью исключительно визуальных данных, передаваемых по беспроводной сети.

Эта разработка является кульминацией 11-летних усилий лаборатории, основанной профессором Симоной Д'Амико, которая подчеркнула необходимость автономной навигационной системы для роя спутников.

Тест под названием Starling Formation-Flying Optical Experiment (StarFOX), успешно провело четыре малых спутника в тандеме, используя только визуальную информацию с бортовых камер для определения их орбит. Команда представила свои первоначальные результаты испытания StarFOX на конференции Small Satellite Conference в Логане (штат Юта).

Система StarFOX интегрирует визуальные измерения с отдельных камер, установленных на каждом спутнике в рое. Подобно тому, как древние мореплаватели использовали секстант для навигации по морям, известные звёзды на заднем плане служат в качестве ориентира для определения углов пеленга к спутникам. Эти данные обрабатываются на борту с использованием точных физических моделей для оценки положения и скорости спутников относительно вращающейся планеты.

Используя только угловую систему измерения абсолютной и относительной траектории (ARTMS), StarFOX объединяет три инновационных алгоритма космической робототехники. Алгоритм обработки изображений обнаруживает и отслеживает несколько целей на изображениях, вычисляя углы пеленга целей. Затем алгоритм определения пакетной орбиты оценивает общую орбиту каждого спутника по этим углам. Наконец, алгоритм определения последовательной орбиты уточняет траектории роя, обрабатывая новые изображения с течением времени.

Данные передаются по межспутниковому каналу связи, образуя беспроводную сеть. Эта коллективная информация позволяет вычислять точные абсолютные и относительные положения и скорости без использования Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS).

В сложных условиях, используя только один спутник-наблюдатель, StarFOX достиг относительной точности положения в пределах 0,5% расстояния между спутниками. При использовании нескольких «наблюдателей» уровень ошибок снизился до 0,1%.

Многообещающие результаты испытаний Starling побудили NASA продлить проект, который теперь называется StarFOX+, до 2025 года. Это продление направлено на дальнейшее изучение возможностей и прокладывание пути для будущих проектов в области технологий космической осведомлённости и позиционирования.