NASA’nın Starling Misyonu Yörüngeye Uydu Sürüsü Gönderiyor

SpaceX’s Starlink to develop space traffic management techniques.

This July, NASA is set to dispatch a group of four six-unit (6U)-sized CubeSats into Earth’s orbit to examine whether they’re able to cooperate on their own, independent of real-time updates from mission control. While that kind of autonomous cooperation may not sound too difficult for humans, this team will be robotic – composed of small satellites to test out key technologies for the future of deep space missions, where more complex and autonomous spacecraft will be essential.

Mission and Formation

Once launched, the CubeSats will operate in two different formations, testing several technologies that could pave the way toward a future of cooperative satellite swarms in deep space. The mission, dubbed Starling, will last at least six months. It will position the spacecraft approximately 355 miles above Earth, with about a 40-mile spacing between each one.

Significance of Starling

“Starling, and the capabilities it brings for autonomous command and control for swarms of small spacecraft, will enhance NASA’s abilities for future science and exploration missions,” said Roger Hunter, program manager for NASA’s Small Spacecraft Technology program at NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley. “The mission represents a significant step forward.”

NASA, görev kontrolünden gerçek zamanlı güncellemeler olmadan kendi başlarına işbirliği yapıp yapamayacaklarını görmek için dört CubeSats ekibini Dünya etrafındaki yörüngeye gönderiyor. Bu tür bir otonom işbirliği insanlar için çok zor gelmese de, derin uzay görevlerinin geleceği için temel teknolojileri test etmek üzere küçük uydulardan oluşan bu ekip robotik olacak. Kredi: NASA’nın Ames Araştırma Merkezi

Hedefler ve Sürü Teknolojisi

Starling’in dört ana hedefi, grup halinde kalmak için otonom manevra yapmak, uzay aracı arasında esnek bir iletişim ağı oluşturmak, birbirlerinin göreli konumlarını izlemek ve yeni faaliyetler başlatarak yeni sensör bilgilerine bağımsız olarak yanıt vermektir. Esasen Starling, otonom bir topluluk olarak işlev görebilen, çevrelerine tepki verme ve ekip olarak çalışma konusunda yetkin bir küçük uydu sürüsü oluşturmayı hedefliyor.

Sürü teknolojileri, uzaydaki birçok noktadan bilimsel veri toplama, kendi kendini onaran ağlar oluşturma ve ortamdaki değişikliklere yanıt vermek için Dünya ile sürekli temas gerektirmeyen uzay aracı sistemlerini çalıştırma potansiyeline sahiptir. Bu sürüler aynı zamanda fazlalık sunarak toplu sistemi bireysel uzay aracı arızalarına karşı daha dayanıklı hale getirir. Biri başarısız olursa, diğerleri telafi edebilir.

NASA’nın altı aylık Starling görevi, uzay aracının yerden kaynak olmadan senkronize bir şekilde çalışmasına izin veren teknolojileri test etmek için alçak Dünya yörüngesinde dört CubeSats ekibi kullanacak. Teknolojiler, sürü manevra planlama ve yürütme, iletişim ağları, göreceli navigasyon ve uzay araçları arasında otonom koordinasyon yeteneklerini geliştirecek. Kredi: NASA/Kavramsal Görüntü Laboratuvarı/Ross Walter

Yeni Teknolojileri Test Etme

Starling’in ilk görevi dört yeni teknolojiyi test etmektir. ROMEO (Teknede Yeniden Yapılandırma ve Yörünge Bakım Deneyleri) olarak bilinen ilki, herhangi bir doğrudan operatör girdisi olmaksızın otonom manevra planlama ve yürütme için tasarlanmış test yazılımıdır. Starling bağlamında, uyduların bir kümede uçmasını, otonom olarak yörüngeleri haritalandırmasını ve yürütmesini sağlayacaktır.

Gelişmiş İletişim ve Takip Sistemleri

Bir Mobil Ad-hoc Ağ (MANET), verilerin ağ koşullarına göre otomatik olarak yönlendirildiği ve yeniden yönlendirildiği, kablosuz olarak bağlı cihazlardan oluşan bir iletişim sistemidir. Dünya’daki bir örnek, bir evin her yerine birden fazla internet yönlendiricisinin yerleştirildiği ve mobil cihazların otomatik olarak en güçlü sinyale bağlanmasına izin veren ağ Wi-Fi’dir. Aynı şekilde, Starling uzay aracı, trafiği uydu ağı üzerinden yönlendirmenin en iyi yolunu belirleyen yerleşik MANET yazılımıyla, menzil içindeyken uzay araçları arasında iletişime izin veren çapraz bağlantı radyolarına sahiptir. Starling bu ağı test ederek sistemin zaman içinde uzayda otomatik olarak bir ağ oluşturup koruyamayacağını gösterecek.

Her bir CubeSat ayrıca gemide kendi “yıldız izleyici” sensörlerine sahiptir ve normalde bir uydunun uzayda kendi yönünü takip edebilmesi için kullanılır, denizcilerin geceleri gezinmek için yıldızları kullanması gibi. Uydular nispeten birbirine yakın olacağından, yıldızlara ek olarak, bu sensörler diğer sürü uzay aracından gelen ışığı alacak ve sürünün geri kalanını takip etmek için özel yazılım kullanacak. StarFOX (Starling Formasyonu-Uçan Optik Deney) adı verilen bu ortak uzay aracı sensörlerinin benzersiz kullanımı, yıldızların arka planının sürüyü bir arada tutmasını sağlayacak.

Gelişmiş Veri Toplama

Son olarak, Dağıtılmış Uzay Aracı Özerkliği (DSA) deneyi, bir uzay aracı sürüsünün bilim verilerini gemide toplama ve analiz etme ve yanıt olarak veri toplamayı işbirliği içinde optimize etme yeteneğini gösterir. Uydular, üst atmosferin bir parçası olan Dünya’nın iyonosferini izleyecek ve biri ilginç bir şey tespit ederse, aynı fenomeni gözlemlemek için diğer uydularla iletişim kuracak. Uyduların bir gözleme otonom olarak tepki verme yeteneği, gelecekteki bir dizi NASA bilim görevi için bilimsel veri toplanmasını geliştirecektir.

Gelecek İşbirliği

Birincil görevi tamamlandıktan sonra, Starling’in bir sonraki aşaması, farklı kuruluşlar tarafından işletilen otonom uzay araçları arasında gelişmiş uzay trafiği yönetimi tekniklerini test etmek için SpaceX’in Starlink uydu takımyıldızı ile bir ortaklık olacak. NASA ve SpaceX, gelecekteki yörünge niyetlerini birbirleriyle paylaşarak, her iki uydu setinin alçak Dünya yörüngesinde göreceli olarak yakınken güvenli bir şekilde çalışabilmesini sağlamak için otomatik bir sistem gösterecek.

Çözüm

Hunter, “Starling 1.5, uzay trafiği yönetimi için yol kurallarının anlaşılmasına yardımcı olmak için temel oluşturacak” dedi.

Hem mürettebatlı hem de mürettebatsız keşiflerde kritik bir rol oynayan robotlarla, uyduları ve uzay araçlarını ağa bağlı, otonom ve koordineli bir kapasitede çalıştırma yeteneği NASA için çok önemlidir. Bu, insanlığın daha ileriye gitmesini ve gelecekte üstün bilim gerçekleştirmesini sağlamaya yönelik bir adımdır.

NASA Ames, Starling projesine liderlik ediyor. NASA’nın NASA Ames merkezli ve NASA’nın Uzay Teknolojisi Görev Müdürlüğü (STMD) bünyesindeki Küçük Uzay Aracı Teknolojisi programı, Starling görevini finanse eder ve yönetir. Blue Canyon Technologies, uzay aracı otobüslerini tasarlayıp üretti ve görev operasyonları desteği sağlıyor. Rocket Lab USA, Inc. fırlatma ve entegrasyon hizmetleri sağlar. Starling’in yük deneylerini destekleyen ortaklar arasında Stanford Üniversitesi’nin Stanford, California’daki Space Rendezvous Laboratuvarı, Emergent Space Technologies of Laurel, Maryland, CesiumAstro of Austin, Texas, L3Harris Technologies, Inc., Melbourne, Florida ve NASA Ames yer alıyor – NASA’nın finansman desteğiyle STMD içinde Oyun Değiştiren Geliştirme programı.