המשימה המוצלחת של סטארלינג מדגימה את הפוטנציאל של נחילי לוויינים בניווט ובמבצעים אוטונומיים, וסוללת את הדרך לתיאום תנועת חלל מתקדם. קרדיט: Blue Canyon Technologies/NASA
נחיל החללית Starling השלים את משימתו העיקרית, הצגת פריצות דרך בתפעול וניווט לוויינים אוטונומיים, והנחתה את הבמה לניהול תעבורת חלל שיתופי עתידי עם SpaceX.
לאחר עשרה חודשים במסלול, נחיל החללית Starling הוכיח בהצלחה את מטרות המפתח העיקריות של המשימה העיקרית שלו, המייצגים הישגים משמעותיים ביכולת של תצורות נחיל.
נחילי לוויינים עשויים לשמש יום אחד בחקר החלל העמוק. רשת אוטונומית של חלליות תוכל לנווט בעצמה, לנהל ניסויים מדעיים ולבצע תמרונים כדי להגיב לשינויים סביבתיים ללא הנטל של עיכובים משמעותיים בתקשורת בין הנחיל לכדור הארץ.
"הצלחת המשימה הראשונית של סטארלינג מייצגת הישג מכריע בפיתוח רשתות אוטונומיות של חלליות קטנות", אמר רוג'ר האנטר, מנהל התוכנית של נאס"אתוכנית הטכנולוגיה של חלליות קטנות במרכז המחקר איימס של נאס"א בעמק הסיליקון של קליפורניה. "הצוות הצליח מאוד בהשגת היעדים שלנו והסתגלות לנוכח אתגרים".
שיתוף העבודה
ניסוי אוטונומיה של חללית מבוזרת (DSA), שהוטס על סיפון סטארלינג, הדגים את יכולתו של נחיל החללית לייעל את איסוף הנתונים על פני הנחיל. ה-CubeSats ניתחו את היונוספירה של כדור הארץ על ידי זיהוי תופעות מעניינות והגעה לקונצנזוס בין כל לוויין על גישה לניתוח.
על ידי שיתוף עבודת תצפית על פני נחיל, כל חללית יכולה "לחלוק את העומס" ולצפות בנתונים שונים או לעבוד יחד כדי לספק ניתוח מעמיק יותר, להפחית את עומס העבודה האנושי ולהשאיר את החללית פועלת ללא צורך בפקודות חדשות שנשלחות מהקרקע.
הצלחת הניסוי פירושה שסטארלינג הוא הנחיל הראשון שמפיץ מידע ונתוני תפעול באופן אוטונומי בין חלליות כדי ליצור תוכניות לעבודה יעילה יותר, וההדגמה הראשונה של מערכת חשיבה מופצת במלואה המסוגלת להגיב במהירות לשינויים בתצפיות מדעיות.
ארבע חלליות CubeSate המרכיבות את נחיל הזרזיר הוכיחו הצלחה בפעולות אוטונומיות, והשלימו את כל יעדי המשימה המרכזיים. קרדיט: נאס"א
מתקשר על פני הנחיל
נחיל של חלליות צריך רשת כדי לתקשר זה עם זה. הניסוי של Mobile Ad-hoc Network (MANET) הקים באופן אוטומטי רשת בחלל, המאפשר לנחיל להעביר פקודות ולהעביר נתונים זה לזה ובין הקרקע, כמו גם לשתף מידע על ניסויים אחרים בשיתוף פעולה.
הצוות השלים בהצלחה את כל מטרות הניסוי של MANET, כולל הדגמת פקודות ניתוב ונתונים לאחת מהחלליות המתקשות בתקשורת החלל לקרקע, יתרון רב ערך של נחיל חלליות שיתופי.
"ההצלחה של MANET מוכיחה את החוסן של נחיל", אמר הווארד קאנון, מנהל פרויקטים של Starling בנאס"א איימס. "לדוגמה, כאשר הרדיו ירד על חללית נחיל אחת, 'העמסנו' את החללית מכיוון אחר, שלחנו פקודות, עדכוני תוכנה ומידע חיוני אחר לחללית מחבר נחיל אחר".
ניווט נחיל אוטונומי
ניווט והפעלה ביחס זה לזה ולכוכב הלכת הם חלק חשוב ביצירת נחיל של חלליות. Starling Formation-Flying Optical Experiment, או StarFOX, משתמש במעקבי כוכבים כדי לזהות חבר נחיל אחר, לוויין אחר או פסולת חלל משדה הרקע של כוכבים, ולאחר מכן להעריך את מיקומה ומהירותה של כל חללית.
הניסוי הוא ההדגמה הראשונה שפורסמה אי פעם של ניווט נחיל מסוג זה, כולל היכולת לעקוב אחר מספר חברים של נחיל בו זמנית והיכולת לשתף תצפיות בין החללית, תוך שיפור דיוק בעת קביעת מסלולו של כל חבר נחיל.
לקראת סיום פעולות המשימה, הנחיל תומרן לתוך אליפסת בטיחות פסיבית, ובמבנה זה, צוות StarFOX הצליח להשיג אבן דרך פורצת דרך, שהדגימה את היכולת להעריך באופן אוטונומי את מסלולי הנחיל באמצעות מדידות בין-לווייניות בלבד. עוקבי כוכבי חללית.
ניהול תמרוני נחיל
היכולת לתכנן ולבצע תמרונים תוך התערבות אנושית מינימלית היא חלק חשוב בפיתוח נחילי לוויינים גדולים יותר. ניהול המסלולים והתמרונים של מאות או אלפי חלליות באופן אוטונומי חוסך זמן ומפחית את המורכבות.
מערכת ה-Reconfiguration and Orbit Maintenance Experiments Onboard (ROMEO) בוחנת תכנון וביצוע תמרון על-ידי הערכת מסלול החללית ותכנון תמרון למסלול חדש רצוי.
צוות הניסוי הוכיח בהצלחה את יכולתה של המערכת לקבוע ולתכנן שינוי במסלול ופועל לשכלל את המערכת כדי לצמצם את השימוש בחומרי הנעה ולהדגים את ביצוע התמרונים. הצוות ימשיך להתאים ולפתח את המערכת לאורך הרחבת המשימה של Starling.
רוחשים ביחד
כעת, לאחר שמטרות המשימה העיקריות של Starling הושלמו, הצוות ייצא להרחבת משימה הידועה בשם Starling 1.5, תוך בדיקת תיאום תנועה בחלל בשיתוף עם קבוצת Starlink של SpaceX, שגם לה יש יכולות תמרון אוטונומיות. הפרויקט יחקור כיצד קבוצות כוכבים המופעלות על ידי משתמשים שונים יכולות לשתף מידע דרך רכזת קרקעית כדי למנוע התנגשויות פוטנציאליות.
"השותפות של Starling עם SpaceX היא השלב הבא בהפעלת רשתות גדולות של חלליות והבנה כיצד שתי מערכות תמרון אוטונומיות יכולות לפעול בבטחה בקרבת זו לזו. ככל שמספר החלליות המבצעיות גדל מדי שנה, עלינו ללמוד כיצד לנהל את התנועה במסלול", אמר האנטר.
תוכנית הטכנולוגיה של חלליות קטנות של נאס"א, המבוססת באיימס ובתוך מנהלת משימת טכנולוגיית החלל של נאס"א (STMD), מממנת ומנהלת את משימת זרזיר. Blue Canyon Technologies תכננה וייצרה את האוטובוסים של החללית ומספקת תמיכה בתפעול המשימה. Rocket Lab USA, Inc. סיפקה שירותי שיגור ואינטגרציה. שותפים התומכים בניסויי המטען של Starling כללו את מעבדת החלל של אוניברסיטת סטנפורד בסטנפורד, קליפורניה, York Space Systems (לשעבר Emergent Space Technologies) מדנוור, קולורדו, CesiumAstro מאוסטין, טקסס, L3Harris Technologies, Inc., ממלבורן, פלורידה. תמיכת מימון לניסוי DSA ניתנה על ידי תוכנית הפיתוח לשינוי משחקים של נאס"א במסגרת STMD. שותפים התומכים בהרחבת המשימה של Starling כוללים את SpaceX מהות'ורן, קליפורניה, את תוכנית ה-Conjunction Assessment Risk Analysis (CARA) של נאס"א ואת משרד המסחר. SpaceX מנהלת את קבוצת הלוויין Starlink ואת מערכת הקרקע של מניעת התנגשות.
