Starlings FALCON bestimmt die eigene Umlaufbahn ohne GPS. Nun soll der Schwarm die Daten teilen

Die NASA-Mission Starling hat einen weiteren Meilenstein bei der Autonomie von Raumfahrzeugen erreicht. Ein neues System bestimmte die Position eines Satelliten im Orbit, indem es andere Objekte im Weltraum als Bezugspunkte nutzte, statt sich auf ein Navigationsnetz zu stützen. Die Behörde veröffentlichte das Ergebnis am 17. August 2026 in einem Blogbeitrag auf ihrer Seite für kleine Satelliten.

Die Nutzlast FALCON, kurz für Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation, ist ein gemeinsames Flugexperiment von NASA und EraDrive, einem aus der Stanford University ausgegründeten Start-up. Sie verbindet die Flugsoftware Era-Core von EraDrive mit den Kameras von Starling und einem an Bord gespeicherten Katalog bekannter Satelliten. Die Demonstration prüfte zwei Fähigkeiten. In Experimenten zu Position, Navigation und Zeitabgleich glich FALCON Objekte ab, die die Star-Tracker-Kameras des Raumfahrzeugs beobachteten, darunter andere Raumfahrzeuge und Orbitaltrümmer. Als Referenz diente ein Katalog, den das U.S. Department of War pflegt und öffentlich zugänglich macht. Diese verifizierten Objekte nutzte FALCON anschließend als Referenzpunkte, um Starlings eigene Umlaufbahn zu bestimmen. In getrennten Versuchen lud das Team den vollständigen Katalog von etwa 20.000 Weltraumobjekten und deren vorhergesagte Bahnen auf das Raumfahrzeug. FALCON korrelierte diese Daten mit den Kameraaufnahmen und schätzte Positionen genauer, als es die Katalogdaten allein erlauben. Innerhalb von drei Tagen verbesserte das System die bekannten Bahnen von mehr als 200 Objekten ohne Eingriff von Operatoren am Boden.

Die Bestimmung der eigenen Umlaufbahn ist nach Angaben der NASA eine Premiere für ein Raumfahrzeug, das mit optischen Kameras navigiert und sich dabei auf die relative Position zu anderen Objekten im Weltraum stützt. Die Versuche zur Katalogaktualisierung lieferten bessere Positionsvorhersagen für Objekte an Bord von Starling als die Daten der Bodenstationen.

„FALCON ist ein weiterer Erfolg für die Demonstrationsmission Starling. Die Ergebnisse von FALCON können weitreichende Folgen für die Überwachung des Weltraumverkehrs im Orbit, die Kollisionsvermeidung und alternative Navigation haben", sagte Roger Hunter, Programmmanager des Programms für kleine Raumfahrzeuge und verteilte Systeme am Ames Research Center der NASA im Silicon Valley in Kalifornien. „Die Zahl der Premieren bei Starling wächst einfach weiter."

Warum ist das wichtig? GPS funktioniert in niedrigen Erdumlaufbahnen gut, in denen Swift und Starling fliegen. Missionsplaner können sich jedoch nicht darauf verlassen, wenn es zum Mond oder weiter hinaus geht. Die NASA sieht FALCON als Grundlage für Mond-Satellitenschwärme, verteilte Wissenschaftsmissionen und bemannte Erkundung. Dort muss jedes Raumfahrzeug wissen, wo es sich befindet, damit Messungen von mehreren Punkten aufeinander abgestimmt werden können.

Starling startete 2023. Später in diesem Jahr soll die Mission das FALCON-Experiment mit Era-Core erweitern, sodass der Schwarm aus vier Raumfahrzeugen Tracking-Daten austauschen und ihre Positionen gemeinsam verfeinern kann. Die Behörde beschreibt das als nächsten Schritt: Ein Satellit, der sich per Katalog navigiert, ist eine Demonstration; vier Satelliten, die sich gegenseitig überprüfen, kommen einer operativen Konstellation näher. Das Experiment zeigt auch die Rolle der NASA bei der Förderung kommerzieller Innovation. Aus einem Projekt der University SmallSat Technology Partnerships wurde EraDrive, das seine Era-Core-Software und zugehörige Hardware inzwischen für breitere Anwendungen vermarktet. Starling bot dem Unternehmen eine Plattform für Tests unter realen Bedingungen.

Das Ames Research Center der NASA leitet die Starling-Mission. Das dort angesiedelte Programm für kleine Raumfahrzeuge und verteilte Systeme innerhalb der Research and Technology Mission Directorate finanziert und verwaltet sie.

Unterdessen ist eine Rettungsmission für einen älteren Satelliten gescheitert

Das Ergebnis von Starling fällt in einen Monat, in dem die NASA auch ein ganz anderes Experiment abschreiben musste. NASA und Katalyst Space Technologies gaben am Mittwoch, dem 19. August, bekannt, dass sie eine Robotermission zur Rettung des Gammastrahlen-Teleskops Swift aufgeben, bevor es aus dem Orbit fällt, wie Ars Technica und NBC News berichteten.

Der Rettungssatellit mit dem Namen Link startete am 3. Juli mit einer Pegasus-XL-Rakete von Northrop Grumman. Er sollte zur Neil Gehrels Swift Observatory der NASA fliegen, sie mit drei Roboterarmen einfangen und ihre Umlaufbahn so weit anheben, dass sie dem Wiedereintritt entgeht. Link ist etwa so groß wie ein Kühlschrank, hat zwei Solarpaneele und drei elektrische Triebwerke mit Xenon als Treibstoff.

Die Swift-Mission startete 2004 und war für zwei Jahre ausgelegt. Astronomen verlassen sich jedoch weiterhin auf sie, um Gammastrahlenausbrüche zu entdecken und zu untersuchen. Die Sternwarte hat keine Triebwerke, um ihre Umlaufbahn zu halten, weshalb eine Rettung der einzige Weg war, sie weiter zu betreiben.

Die NASA vergab weniger als ein Jahr vor dem Start einen Vertrag über 30 Millionen Dollar an Katalyst. Die Behörde erklärte, die Rettung habe bis zum Sommer starten müssen, um Swift zu erreichen, bevor es in die Atmosphäre zurückfällt. Ars Technica berichtete, Katalyst habe den Bau in neun Monaten abgeschlossen, ein Zeitplan, der harte Kompromisse erzwang. Scientific American berichtete, Katalyst habe nur neun Monate gehabt, um LINK zu entwerfen, zu bauen und zu starten.

Die Probleme begannen Ende Juli. Am 28. Juli teilte die NASA mit, die Lageregelungssysteme von Link hätten versagt, wodurch das Raumfahrzeug zu rotieren begann und die Kommunikation zeitweise aussetzte. NBC News berichtete, das Raumfahrzeug habe mit etwa 9 Grad pro Sekunde rotiert; Missionsleiter zündeten in diesem Monat Triebwerke, um die Rotation zu verlangsamen. Ars Technica berichtete, zwei der drei Reaktionsräder des Satelliten hätten aufgehört zu arbeiten, und auch die Kaltgastriebwerke für die feinere Ausrichtung hätten Probleme bereitet.

In einem LinkedIn-Beitrag erklärte Katalyst, das Unternehmen und die NASA hätten sich wegen anhaltender Probleme bei der Steuerung des Raumfahrzeugs darauf verständigt, dass „die Mission das Einfangen und Anheben der Neil Gehrels Swift Observatory der NASA nicht umfassen wird".

„Katalyst hat ein experimentelles Raumfahrzeug entworfen, entwickelt und gestartet, um eine ehrgeizige Mission in einem aggressiven Zeitplan zu verfolgen", sagte Unternehmenschef Ghonhee Lee. „Wir haben diese risikoreiche, aber potenziell lohnende Herausforderung angenommen und sind stolz auf die Meilensteine, die wir unterwegs erreicht haben. Wir haben bereits sehr viel gelernt, und nun besteht unsere Aufgabe darin, diese Lehren in etwas Dauerhaftes zu verwandeln und ein wiederholbares Vorgehen zu entwickeln, das künftige Rendezvous- und Annäherungsmanöver sowie die Wartung von Satelliten anleitet."

NASA-Administrator Jared Isaacman räumte ein, dass das Ergebnis nicht den Erwartungen entspricht. „Das ist nicht das Ergebnis, auf das wir hingearbeitet haben, aber es ändert nichts daran, warum diese Mission einen Versuch wert war", sagte er in einer Erklärung. „Das Team hat mit außergewöhnlicher Geschwindigkeit gearbeitet, um Swift die Chance auf mehr Wissenschaft zu geben und zugleich Fähigkeiten voranzubringen, die Amerika künftig für die Wartung von Satelliten brauchen wird."

Shawn Domagal-Goldman, Leiter der Astrophysik-Abteilung der NASA, sagte, die Mission sei „ein erstmaliger Versuch gewesen, entwickelt in einem beispiellosen Zeitplan, den die Aktivität der Sonne vorgegeben hat". NBC News berichtete, Swifts Probleme hätten 2024 während einer Phase intensiver Sonnenaktivität begonnen: Alle Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen verlieren durch den Luftwiderstand der Atmosphäre an Höhe, und wenn die Sonne aktiv ist, heizt sie die Atmosphäre auf, wodurch der Widerstand steigt und die Umlaufbahnen schneller absinken.

Link ist noch funktionsfähig. Katalyst erklärte, man wolle die verbleibende Kapazität des Raumfahrzeugs bestmöglich nutzen, was es möglicherweise noch erlaubt, nah genug an Swift heranzukommen, um das Navigationssystem für den Nahbereich zu erproben. Das Unternehmen gehört zu mehreren US-Firmen, die an der Wartung von Satelliten arbeiten, einer Fähigkeit, mit der sich Satelliten künftig betanken, reparieren oder aufrüsten ließen. Die Rendezvous-Sensoren und Roboterarme sind die Technologien, auf die es bei diesen künftigen Missionen ankommt.

Ohne einen Schub dürfte Swift noch in diesem Jahr in die Atmosphäre eintreten. Ars Technica bezifferte die Kosten der Sternwarte auf 500 Millionen Dollar. Scientific American berichtete, die Sternwarte habe den Betrieb bereits im Vorfeld des Rettungsversuchs ausgesetzt, wodurch eine Lücke bei Beobachtungen mit hoher Energie entstanden sei.