Gracias a Starling, la NASA probará operaciones de enjambre complejas

La NASA se prepara para lanzar Starling, su primer enjambre de satélites. En lugar de comunicarse directamente con los cuatro cubesats de Starling, los operadores de la misión enviarán instrucciones al enjambre como una sola entidad.

Si tienen éxito, “los enjambres tienen el potencial de revolucionar la forma en que hacemos ciencia”, dijo Howard Cannon, Gerente del Proyecto Starling de la NASA en el Centro de Investigación Ames de la NASA. “En lugar de tener una nave espacial monolítica de la que dependes para funcionar correctamente, puedes tener varias naves espaciales más pequeñas que son menos costosas”.

Los enjambres también ofrecen a la NASA la capacidad de recopilar datos científicos de múltiples ubicaciones con mucha menos intervención que las constelaciones tradicionales.

HelioSwarm, por ejemplo, es una misión de 250 millones de dólares que la NASA planea lanzar en 2028 para estudiar la turbulencia del viento solar con nueve satélites. Los administradores de la misión HelioSwarm se comunicarán con el satélite central construido por Northrop Grumman, que coordinará las operaciones de ocho pequeñas naves espaciales construidas por Blue Canyon Technologies.

“Las nueve naves espaciales de HelioSwarm forman un observatorio para proporcionar las primeras observaciones simultáneas a múltiples escalas del viento solar necesarias para comprender la turbulencia del plasma espacial”, dijo Harlan Spence, investigador principal de HelioSwarm y director del Instituto para el Estudio de la Tierra y los Océanos. en la Universidad de New Hampshire. y Space, dijo por correo electrónico. “La turbulencia es inherentemente un proceso de múltiples escalas y estos diferentes tamaños de escala deben muestrearse simultáneamente para comprender cómo se transmite la energía”.

A pesar de la promesa, los enjambres en general y la misión Starling en particular presentan desafíos. Queda por ver si las tecnologías de comunicación, navegación y autonomía son lo suficientemente avanzadas para las operaciones de enjambre. La NASA tiene la intención de averiguarlo durante la misión Starling de seis meses con una serie de experimentos.

GAMA EXPERIMENTAL

En primer lugar, la experiencia de la red Ad-hoc móvil. Los funcionarios de la misión Starling probarán si los cubesats de seis unidades pueden establecer y mantener una red de comunicaciones dinámica.

“Si uno de los satélites está fuera de alcance o falla, ¿cómo se asegura de que la red siga alcanzando un cierto nivel de confiabilidad y rendimiento”, preguntó Shey Saripour, fundadora y directora ejecutiva de CesiumAstro, que proporciona radios definidas por Starling software S -enlaces entre satélites de banda.”Eso es lo que estamos tratando de resolver aquí con la NASA”.

El siguiente paso es el experimento de vuelo de formación óptica Starlink, conocido como StarFOX. Los satélites Starling se basarán en rastreadores de estrellas para moverse a través de varias formaciones y evitar colisiones.

“Por primera vez, le daremos a un enjambre la capacidad de navegar de forma autónoma en el espacio sin GPS, usando solo cámaras integradas en estos cuatro cubesats que se apuntan entre sí”, dijo Simone D’Amico, quien dirige el Laboratorio Space Rendezvous en la Universidad de Stanford. . “Al intercambiar y procesar las medidas de estas cámaras, podemos determinar las órbitas de todas las naves espaciales”.

La tercera demostración, Experimentos de mantenimiento de órbita y reconfiguración a bordo (ROMEO), probará si los satélites Starling pueden maniobrar de forma autónoma para lograr sus objetivos.

“Se requerirán maniobras autónomas coordinadas para futuras constelaciones y enjambres donde los retrasos en la comunicación y las limitaciones de ancho de banda hacen que el control terrestre sea poco práctico”, dijo Austin Probe, director de tecnología de Emergent Space Technologies. “ROMEO integra nuestros productos de software de vuelo Autopilot y Navigator para demostrar el mantenimiento autónomo de la estación y la reconfiguración del enjambre de Starling”.

Mientras que los satélites Starling realizarán operaciones autónomas en órbita, L3Harris Technologies ejecutará una variación de su software de planificación de dinámica de vuelo en tierra.

“El software de planificación terrestre es un punto de referencia para ver qué tan bien se desempeñan los satélites autónomos en este tipo de escenario de prueba”, dijo Praveen Kurian, gerente general de superioridad espacial de L3Harris.

El último experimento de Starling, Distributed Spacecraft Autonomy, se basa en la inteligencia artificial para elaborar planes basados ​​en observaciones ionosféricas. Junto con los receptores GPS, los satélites Starling monitorearán la densidad ionosférica y se moverán para explorar más regiones de densidad particularmente alta o baja. Los satélites Starling “ajustarán automáticamente sus técnicas de medición para aprovechar sus posiciones relativas”, dijo Cannon.

LANZAMIENTO DE FLUO

La misión Starling se lanzará a finales de este año desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg, California, en un cohete Firefly Aerospace Alpha. El lanzamiento, junto con otras siete misiones cubesat, es una demostración de los servicios de lanzamiento de la clase Venture de la NASA.

Sin embargo, Firefly primero planea completar el Vuelo 2, el segundo lanzamiento de prueba orbital de la compañía. Firefly intentó en septiembre poner en órbita su primer Alpha, pero no tuvo éxito debido a la falla de uno de los cuatro motores de Alpha.

Otro vuelo de prueba orbital está programado para julio. Después de eso, la compañía “irá tan rápido como podamos” hacia el lanzamiento de la NASA, dijo Kim Jennett, directora de marketing de Firefly.

Para Firefly, Starling es “muy importante en el desarrollo de una asociación a largo plazo con la NASA”, dijo el CEO de Firefly, Tom Markusic. “Nos sentimos muy honrados de ser parte de este programa”.

Cuando los satélites estén en órbita, Blue Canyon Technologies, la subsidiaria de Raytheon Technologies que también fabricó los satélites Starling, brindará apoyo para las operaciones de la misión.

“La misión le brinda a BCT la oportunidad de demostrar la flexibilidad de nuestro sistema operativo de misión, desde la planificación en tierra hasta la recuperación y descarga del plan de misión y la entrega oportuna de datos de la misión, mientras opera una constelación de naves espaciales”, dijo Stephanee Borck, gerente del programa BCT Starling.

Este artículo apareció originalmente en la edición de junio de 2022 de la revista SpaceNews.