Stanford Üniversitesi Uzay Karşılaşma Laboratuvarı’ndan bir araştırmacı ekibi, uzayda dağıtılmış özerklik alanında bir atılım yaparak, yalnızca kablosuz iletişim yoluyla iletilen görsel bilgileri kullanarak bir uydu sürüsünü kontrol edebilen bir prototip sistemin ilk yörünge içi testini başarıyla gerçekleştirdi. ağ.
Starling Formasyonu Uçan Optik Deneyi (StarFOX) testi, geleneksel büyük ve pahalı bireysel uzay uydularına kıyasla daha fazla doğruluk, çeviklik ve özerklik sağlayabilen sürü uydu teknolojisinin geliştirilmesinde önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor.
“Bu, çığır açıcı bir çalışma ve uzayda dağıtılmış özerklik konusunda en son teknolojiyi ve uygulamayı aşma hedefiyle kurulan laboratuvarımın 11 yıllık çabasının doruk noktası. Starling, otonom bir uydu sürüsünün ilk gösterimidir,” dedi havacılık ve uzay bilimleri yardımcı doçenti ve arXiv ön baskı sunucusunda yayınlanan çalışmanın kıdemli yazarı Simone D’Amico.
StarFOX testinde ekip, yörüngelerini hesaplamak için yalnızca yerleşik kameralardan toplanan görsel bilgileri kullanarak, birlikte çalışan dört küçük uyduyu başarıyla kontrol etti. Araştırmacılar, ilk StarFOX testinden elde ettikleri bulguları Utah Logan’daki Küçük Uydu Konferansı’nda sürü uydu uzmanlarının katıldığı bir toplantıda sundular.
D’Amico, bu zorluğun ekibini on yıldan fazla bir süredir motive eden şey olduğunu söyledi. “Ekibimiz laboratuvarın kuruluşundan bu yana dağıtılmış alan sistemlerinin savunucusu olmuştur. Artık ana akım haline geldi. NASA, Savunma Bakanlığı, ABD Uzay Kuvvetleri, tek bir uzay aracıyla başka türlü ulaşılması imkansız veya çok zor olan hedeflere ulaşmak için koordinasyon içinde birden fazla varlığın değerinin farkına varmıştır. Faydaları arasında gelişmiş doğruluk, kapsam, esneklik, güvenilirlik ve henüz tasarlanmamış potansiyel yeni hedefler yer alıyor” dedi.
Güvenilir sürü navigasyonu büyük bir zorluktur çünkü mevcut sistemler, yer sistemleriyle sık sık temas gerektiren Küresel Navigasyon Uydu Sistemine (GNSS) dayanmaktadır. Dünya’nın yörüngesinin ötesinde bir Derin Uzay Ağı var, ancak nispeten yavaştır ve gelecekteki çabalar için kolayca ölçeklenemez. Dahası, her iki sistem de uyduların, D’Amico’nun “işbirlikçi olmayan nesneler” olarak adlandırdığı, uyduyu devre dışı bırakabilecek uzay enkazı gibi şeylerden kaçınmasına yardımcı olamaz.
D’Amico, sürünün yüksek düzeyde özerklik ve güvenilirlik sağlayan özerk bir navigasyon sistemine ihtiyacı olduğunu söyledi. Bu tür sistemler aynı zamanda minimum teknik gereksinimler ve finansal maliyetler, modern minyatür kameralar ve diğer ekipmanlar nedeniyle daha çekici hale geliyor. StarFOX testinde kullanılan kameralar, günümüzde hemen hemen her uyduda bulunan, kanıtlanmış, nispeten ucuz yıldız izleyicileridir.
“Özünde navigasyon, küçük ve ucuz uzay gemilerinde kullanıldığında bile ek ekipman gerektirmiyor. Ve sürü üyeleri arasındaki görsel bilgi alışverişi, yeni bir dağıtılmış optik navigasyon yeteneği sağlıyor” dedi D’Amico.
StarFOX, sürüdeki her uyduya monte edilmiş ayrı kameralardan alınan görsel ölçümleri entegre eder. Bilinen yıldızlar uydu yönü bulmada referans noktası olarak kullanılır. Bu veriler daha sonra uyduların dönen gezegene (bu durumda Dünya’ya) göre konumunu ve hızını tahmin etmek için fizik modelleri kullanılarak gemide işlenir, ancak Ay, Mars veya diğer gezegensel nesneler de navigasyon mantığına beslenebilir.
StarFOX, üç yeni uzay robotik algoritmasını birleştiren Space Rendezvous Lab Mutlak ve Göreli Yörünge Ölçüm Sistemini (ARTMS) kullanıyor. Bir görüntü işleme algoritması, görüntülerdeki birden fazla hedefi tespit edip takip eder ve hedef yön açılarını (uzay enkazı da dahil olmak üzere nesnelerin birbirine doğru veya birbirlerinden uzaklaştığı açılar) hesaplar. Yörünge belirleme algoritması daha sonra her uydunun yörüngesini bu açılardan tahmin eder. Son olarak, sıralı yörünge tespit algoritması, otonom rehberlik, kontrol ve çarpışma önleme algoritmalarını beslemek için zaman içinde yeni görüntüleri işleyerek sürü yörüngelerini hassaslaştırır.
Bir uydu sürüsünde otomatik olarak gezinmeye yönelik bu teknoloji, uzay araştırmaları ve Dünya gözlemi için daha verimli, güvenilir ve uygun maliyetli çözümler sunarak gelecekteki uzay görevleri için yeni olanaklar açabilir.