Starling de la NASA : un satellite se repère grâce aux étoiles et à un catalogue de 20 000 objets

La mission Starling de la NASA a franchi une nouvelle étape dans l'autonomie des engins spatiaux. L'agence indique que la charge utile FALCON, pour Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation, a déterminé la position d'un satellite en orbite en se référant à d'autres objets dans l'espace plutôt qu'à un réseau de navigation.

La démonstration prolonge Starling, un essaim de quatre engins lancé en 2023. FALCON est une expérience de vol conjointe de la NASA et d'EraDrive, une jeune entreprise issue de l'université Stanford. Elle associe le logiciel de vol Era-Core et les algorithmes embarqués d'EraDrive aux caméras de Starling et à un catalogue embarqué de satellites connus, selon le compte rendu de la campagne publié par la NASA. Le matériel employé n'avait rien d'exotique.

FALCON a utilisé les caméras de suivi stellaire embarquées de Starling. Ces instruments standard identifient les objets brillants dans l'espace et renseignent l'orientation et la position d'un engin. Dans les expériences de positionnement, de navigation et de synchronisation, la charge utile a mis en correspondance les objets observés par ses caméras, notamment d'autres engins spatiaux et des débris orbitaux, avec un catalogue d'objets spatiaux connus tenu et rendu public par le département de la Guerre des États-Unis. Ces objets vérifiés ont ensuite servi de points de référence pour déterminer l'orbite de Starling.

Dans des expériences distinctes, l'équipe a chargé à bord l'intégralité du catalogue, soit environ 20 000 objets spatiaux et leurs orbites prévues. FALCON a corrélé ces données aux observations de l'engin pour estimer la position de Starling et celle d'autres objets avec une précision supérieure aux données actuelles du catalogue. Sur une période de trois jours, selon la NASA, FALCON a amélioré les orbites connues de plus de 200 objets sans intervention des opérateurs au sol.

« FALCON est un succès de plus pour la mission de démonstration Starling. Les résultats de FALCON peuvent avoir des implications de grande portée pour la surveillance du trafic spatial en orbite, l'évitement des collisions et la navigation alternative », a déclaré Roger Hunter, responsable du programme Small Spacecraft and Distributed Systems de la NASA au centre de recherche Ames, dans la Silicon Valley en Californie. « Le nombre de premières obtenues par Starling ne cesse de croître. »

Pourquoi une navigation sans GPS compte

La navigation satellitaire classique dépend des signaux GPS, qui peuvent être peu fiables ou indisponibles dans l'environnement lunaire ou l'espace lointain. C'est cette lacune qui pousse la NASA à tester des solutions optiques. Selon l'agence, des réseaux coordonnés de plusieurs satellites sans GPS seront indispensables pour soutenir les opérations de surface lors de futures explorations humaines de la Lune ou de Mars. Pour les missions scientifiques, connaître la position précise de chaque engin est nécessaire pour aligner des mesures prises depuis plusieurs points de l'espace. Pour la gestion du trafic spatial, la navigation autonome et la mise à jour du catalogue peuvent réduire la dépendance aux réseaux au sol et améliorer l'évitement des collisions.

La NASA présente la capacité d'autodétermination de l'orbite comme une première pour un engin spatial utilisant des caméras optiques pour se repérer d'après sa position relative à d'autres objets dans l'espace. Séparément, les expériences de mise à jour du catalogue ont produit à bord de Starling de meilleures prédictions de position des objets que celles fournies par les stations au sol. L'expérience montre aussi comment un projet universitaire peut devenir une entreprise. Ce qui a commencé comme un projet University SmallSat Technology Partnerships a donné naissance à EraDrive, qui commercialise aujourd'hui son logiciel Era-Core et le matériel associé pour des applications plus larges. Starling a fourni la plateforme d'essai en conditions réelles.

D'autres essais sont prévus. Plus tard cette année, Starling prolongera l'expérience FALCON avec Era-Core. L'essaim de quatre engins pourra alors partager des données de suivi et affiner leurs positions collectivement. Le centre de recherche Ames de la NASA pilote la mission Starling, financée et gérée par le programme Small Spacecraft and Distributed Systems, basé à Ames au sein de la direction des missions de recherche et de technologie.