FALCON, à bord de Starling, calcule son orbite sans GPS. L'essaim s'y mettra cet automne

La mission Starling de la NASA a franchi une nouvelle étape en matière d'autonomie des engins spatiaux. Elle a utilisé un nouveau système qui détermine la position d'un satellite en orbite en se repérant sur d'autres objets dans l'espace, au lieu de s'appuyer sur un réseau de navigation. L'agence a annoncé le résultat dans un billet publié sur son site Small Satellites, daté du 17 août 2026.

La charge utile FALCON, pour Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation, est une expérience de vol conjointe de la NASA et d'EraDrive, une start-up issue de l'université Stanford. Elle associe le logiciel de vol Era-Core d'EraDrive aux caméras de Starling et à un catalogue embarqué de satellites connus. La démonstration a testé deux capacités. Dans les expériences de position, navigation et synchronisation, FALCON a fait correspondre des objets observés par les caméras de suivi stellaire de l'engin, dont d'autres vaisseaux et des débris orbitaux, à un catalogue tenu et rendu public par le département de la Guerre des États-Unis. FALCON s'est ensuite servi de ces objets vérifiés comme points de référence pour déterminer sa propre orbite. Dans des expériences distinctes, l'équipe a chargé à bord l'intégralité du catalogue, environ 20 000 objets spatiaux et leurs orbites prévues. FALCON a corrélé ces données aux observations des caméras pour estimer des positions avec une précision supérieure à celle du seul catalogue. En trois jours, il a amélioré les orbites connues de plus de 200 objets sans intervention des opérateurs au sol.

Cette détermination autonome de l'orbite est une première pour un engin spatial qui se repère à l'aide de caméras optiques, par position relative à d'autres objets dans l'espace, selon la NASA. 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.

« 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, chef de programme 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 signées par Starling ne cesse de croître. »

Pourquoi tout cela compte-t-il ? Le GPS fonctionne bien en orbite terrestre basse, là où volent Swift et Starling, mais les planificateurs de mission ne peuvent pas compter sur lui autour de la Lune ou plus loin. La NASA présente FALCON comme un travail préparatoire pour les essaims de satellites lunaires, les missions scientifiques distribuées et l'exploration humaine. Dans ces configurations, chaque engin doit savoir où il se trouve pour que les mesures prises depuis plusieurs points puissent être alignées.

Starling a été lancé en 2023. Plus tard cette année, la mission étendra l'expérience FALCON avec Era-Core : l'essaim de quatre engins pourra partager les données de suivi et affiner collectivement ses positions. L'agence décrit cette étape comme la suivante. Un satellite qui navigue grâce au catalogue relève de la démonstration ; quatre satellites qui se recoupent ressemblent davantage à une constellation opérationnelle. L'expérience met aussi en lumière le rôle de la NASA dans le soutien à l'innovation commerciale. Ce qui a commencé comme un projet University SmallSat Technology Partnerships est devenu EraDrive, qui commercialise aujourd'hui son logiciel Era-Core et le matériel associé pour des applications plus larges. Starling a offert à l'entreprise une plateforme d'essai en conditions réelles.

Le centre de recherche Ames de la NASA pilote la mission Starling. Le programme Small Spacecraft and Distributed Systems, basé à Ames et rattaché à la direction des missions de recherche et de technologie, la finance et la gère.

Pendant ce temps, une mission de sauvetage d'un satellite plus ancien a échoué

Le résultat de Starling tombe un mois où la NASA a aussi dû renoncer à une expérience d'un tout autre genre. La NASA et Katalyst Space Technologies ont annoncé le mercredi 19 août qu'elles abandonnaient une mission robotique destinée à sauver le télescope à rayons gamma Swift avant qu'il ne retombe de son orbite, comme l'ont rapporté Ars Technica et NBC News.

Le satellite de sauvetage, nommé Link, a été lancé le 3 juillet par la fusée Pegasus XL de Northrop Grumman. Il devait rejoindre l'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA, s'y arrimer avec trois bras robotiques et rehausser son orbite assez haut pour échapper à la rentrée atmosphérique. Link a à peu près la taille d'un réfrigérateur, avec deux panneaux solaires et trois propulseurs électriques au xénon.

La mission Swift a été lancée en 2004 et devait durer deux ans, mais les astronomes comptent toujours sur elle pour détecter et étudier les sursauts gamma. L'observatoire n'a pas de propulseurs pour maintenir son orbite, si bien qu'un sauvetage était le seul moyen de le faire durer.

La NASA a attribué à Katalyst un contrat de 30 millions de dollars moins d'un an avant le lancement. L'agence a indiqué que le sauvetage devait décoller avant cet été pour atteindre Swift avant sa retombée dans l'atmosphère. Ars Technica a rapporté que Katalyst avait achevé la construction en neuf mois, un calendrier qui a imposé des compromis difficiles. Scientific American a rapporté que Katalyst n'avait que neuf mois pour concevoir, construire et lancer LINK.

Les problèmes ont commencé fin juillet. La NASA a déclaré le 28 juillet que les systèmes de contrôle d'attitude de Link étaient tombés en panne, faisant tourner l'engin sur lui-même et provoquant des communications sporadiques. NBC News a rapporté que l'engin tournait à environ 9 degrés par seconde ; les responsables de la mission ont allumé les propulseurs ce mois-ci pour ralentir la rotation. Ars Technica a rapporté que deux des trois roues de réaction du satellite avaient cessé de fonctionner, et que des propulseurs à gaz froid utilisés pour un pointage plus fin posaient aussi problème.

Dans une publication sur LinkedIn, Katalyst a indiqué que l'entreprise et la NASA avaient convenu, en raison de problèmes persistants de contrôle de l'engin, que « la mission ne comprendra pas la capture et la remontée de l'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA ».

« Katalyst a conçu, développé et lancé un engin expérimental pour s'attaquer à une mission ambitieuse dans un délai très serré », a déclaré le directeur général de l'entreprise, Ghonhee Lee. « Nous avons relevé ce défi à haut risque et à fort gain, et nous sommes fiers des étapes franchies en chemin. Nous avons déjà énormément appris, et notre travail consiste désormais à transformer ces leçons en quelque chose de durable, en bâtissant un manuel reproductible pour éclairer les futures opérations de rendez-vous et de proximité et les services satellitaires. »

L'administrateur de la NASA, Jared Isaacman, a reconnu que le résultat n'était pas celui espéré. « Ce n'est pas le résultat que nous recherchions, mais cela ne change rien au fait que cette mission valait la peine d'être tentée », a-t-il déclaré. « L'équipe a avancé à une vitesse extraordinaire pour donner à Swift une chance de produire davantage de science tout en faisant progresser des capacités dont l'Amérique aura besoin pour les services satellitaires à l'avenir. »

Shawn Domagal-Goldman, directeur de la division d'astrophysique de la NASA, a qualifié la mission de « tentative sans précédent, développée selon un calendrier inédit imposé par l'activité du Soleil ». NBC News a rapporté que les ennuis de Swift avaient commencé en 2024, pendant une période d'intense activité solaire. Tous les satellites en orbite terrestre basse perdent de l'altitude à cause de la traînée atmosphérique. Quand le Soleil est actif, il chauffe l'atmosphère, ce qui augmente la traînée et fait décroître les orbites plus vite.

Link est toujours vivant. Katalyst a indiqué qu'il tenterait de tirer le meilleur parti des capacités restantes de l'engin, qui pourraient encore lui permettre de s'approcher assez de Swift pour une démonstration de son système de navigation de proximité. L'entreprise fait partie des plusieurs sociétés américaines qui travaillent sur les services satellitaires, une capacité qui pourrait à terme permettre de ravitailler, réparer ou moderniser des satellites. Les capteurs de rendez-vous et les bras robotiques sont les technologies qui comptent pour ces missions futures.

Sans rehaussement d'orbite, Swift devrait rentrer dans l'atmosphère plus tard cette année. Ars Technica a chiffré le coût de l'observatoire à 500 millions de dollars. Scientific American a rapporté que l'observatoire avait déjà suspendu ses opérations en prévision de la tentative de sauvetage, laissant un vide dans les observations à haute énergie.