اولین ناوبری مستقل دسته‌ای ماهواره‌ها در مدار توسط دانشگاه استنفورد به دست آمد
اولین آزمون ناوبری مستقل برای یک دسته از ماهواره‌ها در مدار انجام شد.
مفهوم دسته‌های ماهواره‌ای که در آن گروهی از ماهواره‌های کوچکتر با یکدیگر کار می‌کنند، یک روند نوظهور در فناوری فضایی است.
اگرچه ماهواره‌های تکی داده‌های ضروری برای ارتباطات، پیش‌بینی هوا و تحقیق فراهم کرده‌اند، قابلیت‌های آن‌ها به طور ذاتی محدود است. به طور خاص، دسته‌های ماهواره‌ای گزینه‌ای مقرون به صرفه‌تر نسبت به ماهواره‌های بزرگ و گران‌قیمت ارائه می‌دهند.
علاوه بر این، این روش می‌تواند دقت، انعطاف‌پذیری و استقلال را افزایش دهد.
محققان از آزمایشگاه ملاقات فضایی دانشگاه استنفورد این اولین آزمون در فضا را که به عنوان آزمایش ستاره‌ای راهبری نوری (StarFOX) شناخته می‌شود، انجام دادند.
«ستاره‌ای اولین نمایش برای دسته‌ای از ماهواره‌هاست که به طور مستقل عمل می‌کنند.» سیمونه دامیکو، استاد دانشگاه در بخش هوا و فضا، گفت.
دامیکو بیان کرد: «مزایای آن شامل دقت، پوشش، انعطاف‌پذیری، قدرت و شاید اهداف جدیدی باشد که هنوز تصور نشده‌اند.»
آزمون ناوبری ماهواره‌ای
یازده سال تحقیق و توسعه تیم دامیکو با این آزمون موفقیت‌آمیز به نتیجه رسید.
در آزمایش، چهار ماهواره کوچک (CubeSats) به عنوان یک گروه کار کردند، با استفاده از اندازه‌گیری‌های بصری از دوربین‌های روی برد برای محاسبه مدارهای خود. هر ماهواره مجهز به یک دوربین دو‌بعدی است که به ناوبری دقیق و جلوگیری از هر گونه برخورد کمک می‌کند.
مشابه دریانوردانی که از اجرام آسمانی برای ناوبری استفاده می‌کردند، این ماهواره‌ها از مکان‌های ثابت ستاره‌ها برای تعیین جهت خود استفاده می‌کنند. پس از این، الگوریتم‌های پیشرفته روی برد این مشاهدات را به داده‌های دقیق مداری تبدیل می‌کنند.
«این زاویه‌ها سپس روی برد با استفاده از مدل‌های دقیق فیزیکی پردازش می‌شوند تا موقعیت و سرعت ماهواره‌ها نسبت به سیاره‌ای که مدار می‌زنند، تخمین زده شود؛ در این مورد، زمین – اما ماه، مریخ یا دیگر اجرام سیاره‌ای هم می‌توانند کار کنند.» بیانیه مطبوعاتی توضیح داد.
الگوریتم‌های پیشرفته
ماهواره‌ها سیستم اندازه‌گیری دقیق مسیر مطلق و نسبی (ARTMS) را برای اندازه‌گیری دقیق مسیر قرار دادند.
ARTMS شامل سه الگوریتم نوآورانه فضایی است، به نام‌های پردازش تصویر، تعیین مدار دسته‌ای و تعیین مدار ترتیبی.
یک الگوریتم پردازش تصویر اهداف آسمانی مختلف را شناسایی و دنبال می‌کند و موقعیت‌زاویه‌ای آن‌ها را محاسبه می‌کند. روش تعیین مدار دسته‌ای از این زاویه‌ها برای محاسبه مسیر مداری موقت هر ماهواره استفاده می‌کند.
در نهایت، الگوریتم تعیین مدار ترتیبی مسیرهای ماهواره‌ای را با استفاده از داده‌های تصویری جدید به‌روزرسانی می‌کند تا سیستم‌های خودکار را هدایت کند.
«در هسته‌اش، ناوبری فقط با زاویه‌ها نیاز به هیچ سخت‌افزار افزودنی ندارد حتی زمانی که روی فضاپیماهای کوچک و کم‌هزینه استفاده می‌شود. و تبادل اطلاعات بصری بین اعضای دسته یک توانایی ناوبری اپتیکال توزیع‌شده جدید فراهم می‌کند.» دامیکو در بیانیه مطبوعاتی افزود.
تا به امروز، دستیابی به ناوبری دقیق و قابل‌اعتماد برای یک دسته ماهواره‌ای چالش‌های فناوری قابل توجهی داشته است. رویکردهای کنونی به فناوری زمینی متکی هستند و قابلیت‌های محدودی برای فراتر از مدار زمین دارند. علاوه بر این، هیچ‌یک قادر به جلوگیری از آشغال فضایی نیستند.
در آینده نزدیک، این اولین سیستم ناوبری مستقل دسته‌ای ممکن است راه را برای استقرار یک ناوگان ماهواره‌ای برای جمع‌آوری دقیق داده‌های علمی و مشاهده زمین هموار کند.
محققان یافته‌های اولیه StarFOX خود را در کنفرانس ماهواره‌های کوچک در لوگان، یوتا ارائه دادند.
یافته‌های مطالعه بر روی سرور پیش‌چاپ arXiv بارگذاری شده‌اند.
