Ученые из Стэнфордского университета и Исследовательского центра Эймса NASA представили новый вид спутника, который может работать в космосе автономно. Этот спутник, названный StarFOX, представляет собой квартет небольших спутников, работающих в тандеме, которые могут определять своё положение с помощью бортовых камер.
Эта концепция не нова, но уникальность StarFOX заключается в том, что он может работать автономно далеко за пределами околоземной орбиты. Обычно спутниковым роям нужна внешняя помощь в ориентировании, но StarFOX может определять своё положение самостоятельно.
Инженеры годами работали со спутниковыми роями, в основном потому, что несколько спутников могут покрыть большую площадь, чем один. Рой также может быть менее уязвим для высокоскоростного космического мусора — если один спутник выведен из строя, его «коллеги» остаются.
Источник: NASA / Blue Canyon Technologies
Но каждый спутник в рое должен быть идеально скоординирован. Это работает достаточно хорошо на околоземной орбите, где рои могут полагаться на внешние спутниковые навигационные системы, такие как GPS. Однако в любом другом месте рои спутников не могут прибегнуть к этой важной инфраструктуре. Они должны ориентироваться самостоятельно.
По этой причине разработчики StarFOX придумали альтернативный подход. Они оснастили каждый из четырёх кубсатов StarFOX парой камер звёздного трекера.
На борту алгоритмы выделяют попавшие в поле камеры объекты и вычисляют соответствующие углы этих объектов друг к другу и обрабатывают эти вычисления, чтобы оценить орбиты спутников. Этот метод достаточно хорошо работал на Земле, но наземные испытания не являются заменой реальных.
Поэтому 17 июля 2023 для StarFOX начался год проведения испытаний на орбите. При наличии нескольких спутников, наблюдающих и измеряющих углы, рой действительно вычислил положение каждого спутника по сравнению с его «коллегами» — с точностью до 0,1% от фактических значений. Даже при наличии только одного спутника, наблюдающего за другими спутниками, метод вычислил положение каждого спутника с точностью до 0,5% от значений.
«Этот метод не требует дополнительного оборудования даже при использовании на небольших и недорогих космических аппаратах», — заявила Симона Д’Амико, инженер по аэрокосмической технике из Стэнфордского университета и один из создателей StarFOX.
Д’Амико и коллеги представили свои выводы на конференции Small Satellite Conference, где собрались исследователи и инженеры роевых спутников. Исследователи также загрузили свою работу в виде препринта в репозиторий arXiv.